Федеральное агентство по образованию РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Камская государственная инженерно-экономическая академия
Кафедра “Машины и технология обработки металлов давлением”
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине “Технология листовой штамповки”
на тему: «Разработка процесса штамповки детали
«Гайка резервуара»
РК 1.150201.65.09.10.00.00.00 ПЗ
Выполнил: студент гр. 1407
Фёдоров Я.В.
Принял: к.т.н., доцент
Жигулёв И.О.
Набережные Челны
2009
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА
3 РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ И УСИЛИЙ ПО НИМ
3.1 Разрезка листа на полосы
3.2 Вытяжка
3.3 Вырубка детали
4 ВЫБОР И РАСКРОЙ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
6 Выбор смазки и способа их нанесения
7 РАзработка конструкции штампа
8 РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК Использованной ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсовой работы по технологии листовой штамповки являются:
1) разработка технологического процесса изготовления детали;
2) разработка конструкции штампа для разделительных операций
3) расчет себестоимости изготовления детали по элементам затрат.
Рассматриваемая нами деталь «Гайка резервуара», имеющая шифр 5320 – 2905610, входит в группу «Рулевое управление».
Материал для изготовления детали «Крышка наконечника тяги рулевой трапеции» со следующими характеристиками:
- предел прочности материала на разрыв,
- сопротивление срезу, (0,8÷0,86) ;
- плотность,
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Под технологичностью понимают такую совокупность свойств и конструктивных элементов, которые обеспечивают наиболее простое и экономичное изготовление деталей (в условиях данной серийности производства) при соблюдении технических и эксплуатационных требований к ним.
Основные технологические требования к конструкции плоских деталей, получаемых вырубкой и пробивкой [1, c.279]:
1) При применении цельных матриц сопряжения в углах внутреннего контура следует выполнять с радиусом закругления r0,5S1,5мм. В составных матрицах сопряжение сторон делать без закруглений.
2) Сопряжения сторон наружного контура следует выполнять с закруглениями лишь в случае вырубки детали по всему контуру. Для возможности применения безотходного раскроя следует, наоборот, допускать сопряжения сторон под прямым углом.
3) В вытянутых деталях, имеющих отверстия в дне или фланце, пробиваемые после вытяжки, расстояние с от стенки детали до края отверстия должно быть с ≥ r + 0,5 S с ≥ r +1,5, где r — радиус закругления дна или фланца.
4) Наименьшее расстояние от края отверстия до прямолинейного наружного контура должно быть не менее S для фигурных круглых отверстий и не менее 1,5 S, если края отверстий параллельны контуру детали.
Таким образом, данная деталь технологична, так как соответствует всем параметрам, необходимым для ее наиболее простого и экономичного изготовления при соблюдении технических и эксплуатационных требований к ней.
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА
деталь изготовление лист конструкция
Для изготовления детали требуется 3 штамповочных операции:
· вытяжка
· вырубка по контуру
· пробивка фигурного отверстия
На основании анализа формы детали, ее размеров и годовой программы можно сделать вывод о том, что наиболее целесообразным вариантом технологического процесса(вытяжки и вырубки по контуру) является совмещенная штамповка в листе за 1 ход ползуна.
Преимущество штампа совмещенного действия в данном случае над штампом последовательного действия заключается в следующем [1, c.297]:
1. Процесс совмещенной штамповки не требователен к точности подачи по шагу, т.к. все операции выполняются на одной позиции;
2. Точность штамповки деталей определяется точностью изготовления инструмента;
3. Ниже расход металла за счет отсутствия припуска под шаговые ножи;
4. Совмещенный штамп менее металлоемок, чем штамм последовательного действия;
5. Трудоемкость изготовления совмещенного штампа ниже.
3
РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ И УСИЛИЙ ПО НИМ
3
.1
Разрезка листа на полосы
Разрезка листа на полосы происходит с помощью гильотинных ножниц.
Определение усилия резания ножницами [1 , cтр.17 табл.3]:
= 0,56 кН
;
3.2 Вытяжка
1. Определим усилие вытяжки:
,
,
где d=51,5 мм,
L - периметр детали, мм;
K =0,9 – коэффициент [2 , cтр.26 табл.9].
2. Определим усилие прижима:
- давление прижима,
- площадь прижима,
3. Полное усилие с прижимом:
кН
4. Определим работу операции вытяжки с прижимом:
- глубина вытяжки, мм,
мм
3
.3 Вырубка детали
1. Определим оптимальный зазор:
2. Определим усилие вырубки:
где - периметр вырубаемой заготовки, ;
3. Определим усилие проталкивания и усилие снятия:
4. Определим требуемое усилие пресса:
5. Определим работу деформации:
Эскиз полученной заготовки изображён на рисунке 1.
Рисунок 1 – Эскиз заготовки.
Рисунок 2 – 3D модель готовой детали.
4 ВЫБОР И РАСКРОЙ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
В качестве основного материала принимаем холоднокатанный , размером 4х1250х2500 мм.
Рисунок 3 – Лист.
Определим ширину полосы:
;
где
а, b – величины перемычек, 3,5 и 3 [2, таблица 1, 2, 4 ];
d – допуск на ширину полосы, 1 [2, таблица 3];
с – гарантированный зазор между направляющими штампа и полосой при ее наибольшей ширине, 1.
Принимаем полосу шириной 97 мм.
Рисунок 4.1 – Схема раскроя.
Определим шаг штамповки:
Определим массу полосы, чтобы найти норму расхода на одну деталь:
где r – плотность стали 08кп, ;
V – объем полосы,
.
Определим количество деталей отштампованных из полосы:
Принимаем n=13.
Определим норму расхода на одну деталь:
Таким образом, определяем коэффициент расхода металла (КИМ):
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
Поскольку выбранный штамп – совмещенного действия, то расчетное требуемое усилие пресса находится как сумма сил на всех технологических операциях:
Учитывая силу прижима:
Учитывая коэффициент запаса:
Пресс выбирается из условия: .
Выбираем пресс [3, глава 20]:
Таблица 5.1 – Характеристика однокривошипного пресса серии КИ 2131
| Параметр |
Единица измерения |
Значение |
| Номинальное усилие, |
кН |
160 |
| Ход ползуна, … |
мм |
5…71 |
| Частота ходов, n |
мин-1 |
60 |
| Закрытая высота |
мм |
440 |
| Размеры стола |
мм |
420 x 80 |
| Размеры отверстия в столе |
мм |
210x140x180 |
| Габариты |
мм |
1298x2820x3115 |
Описание пресса:
Пресс механический кривошипный серии КИ2131 предназначен для выполнения различных операций холодной штамповки деталей из ленточного, полосового и листового материала: вырубки, пробивки, неглубокой вытяжки, гибки и т. д.
Пресс универсален и может быть использован в различных отраслях промышленности: автомобильной, авиационной, электротехнической, радиотехнической.
Конструктивные особенности:
Станина – сварная. Внутренние напряжения в сварных швах стабилизированы термической обработкой.
Стол станины имеет увеличенные размеры окна для проваливания штампуемых деталей.
Конструкция пресса с неподвижным столом должна предусматривать возможность установки средств механизации и автоматизации, а также встраивания в поточные или автоматические линии.
По заказу потребителя прессы с передвижным столом оснащают рогом.
Прессы с неподвижным столом в зависимости от вида производства, штампуемого материала и выполняемой технологической операции оснащают: валковыми, клещевыми подающими устройствами для подачи ленточного материала; валковыми подающими устройствами для подачи полосового материала; грейферными, револьверными, шиберными подающими устройствами, руками механическими, промышленными роботами для подачи штучных заготовок; подушками в столе (прессы усилием 160—1000 кН).
Привод двухступенчатый (клиноременная и зубчатая передачи) с расположением валов перпендикулярно фронту пресса. Зубчатые колеса помещены в специальном отсеке станины. Муфта и тормоз с фрикционными дисками с металлокерамическим покрытием, работающими в масляной ванне, имеют высокую долговечность. Исключено выделение вредных веществ в окружающую среду.
Управление муфтой и тормозом – электропневматическое, через сдвоенный распределитель, двуручное от кнопок, расположенных на стационарном или переносном пульте, а также от педали.
Ползун имеет 8 удлиненных направляющих поверхностей и увеличенные в плане размеры, позволяющие устанавливать крупногабаритные штампы. Два пневматических цилиндра уравновешивают вес ползуна со штампом.
Гидравлический предохранитель от перегруза вмонтирован в ползун.
Выталкиватель в ползуне – механический.
Система смазки – жидкая циркуляционная.
Дополнительное оснащение:
· Пневматическая подушка в столе.
· Подача.
· Защитные ограждения.
Рисунок 5.1 – Однокривошипный открытый пресс КИ 2131
6 Выбор сма
зки и способа ЕЁ нанесения
Необходимость смазки заключается в следующем:
1. Уменьшение сил контактного трения;
2. Предотвращение налипания металла заготовки на инструмент;
3. Предотвращение появления царапин, зазоров;
4. Уменьшение изнашивания штампа;
5. Улучшение качества получаемой детали.
Для пробивки, вырубки рекомендуют применять смазочные материалы, содержащие хлор, так как они обеспечивают высокое качество поверхности среза.
Для стали толщиной до 4 мм рекомендуется применять смазочно-охлаждающее технологическое средство СОТС Х – 147, со следующим составом: 1-2% Si, 17-21% Cl, 0,03% HO, веретенное масло.
Вязкость при 50С Х – 147 составляет , температура вспышки .
СОТС Х – 147 создает прочную пленку, способную под действием высокого давления удержаться на контактной поверхности; она не вредна для здоровья рабочего, легко удаляется с поверхности штампованной детали, способ нанесения детали с помощью кисти.
7
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ШТАМПА
7
.1 Разработка конструкции штампа
Пуансон нестандартный:
Н=86мм, d=47,5мм, D=55,5мм, h=10мм.
Матрица нестандартная:
Н=33мм, d=56,5мм, D=102мм, h=5мм.
Выбор плит:
Нижняя плита
H=28мм, L=214мм, B=259мм.
Верхняя плита
H=27мм, L=214мм, B=259мм.
Хвостовик ГОСТ 16718-71
L=43мм, H=10мм, D=20мм.
Направляющие колонки и втулки:
Колонка ГОСТ 13118-83
D=25мм, L=130мм.
Втулка ГОСТ 13121-83
D=35мм, L=54мм, d=25мм.
Крепежные детали:
Допускаемые нагрузки на винты:
М6 250кгс=2500Н;
М8 250кгс=2500Н;
М10 400кгс=4000Н.
Таким образом, выбираем 4 винта М6×14, 4 винта М10×20,
4 винта М10×30 ГОСТ 11738-84
7
.2 Прочностные расчеты
1. Толщина нижней плиты проверяется по формуле:
где расстояние между нижней плоскостью верхней плиты и верхней плоскостью нижней плиты штампа при его закрытом положении;
z=0,5 – зазор между пуансоном и матрицей;
Е=;
В=213мм – ширина плиты;
Р – усилие затяжки винтов,Н;
А=259мм – длина нижней плиты;
L=213мм – расстояние между направляющими колонками;
Усилие затяжки винтов:
где Р – усилие выполнения операций;
7.3 Выбор материала
По табл. 50 [2, с.68]:
1. Для пуансонов и матрицы учитывая, что штампуемым материалом является низкоуглеродистая сталь 08 КП, выбираем сталь марки У10А, с твердостью HRC после обработки: матрицы 57…61, пуансонов 55…59.
2. Для штифтов, фиксаторов, ловителей: Сталь 20, HRC 50…54.
3. Для хвостовика: Сталь 45, HRC 40…45.
4. Для направляющих колонок и втулок: Сталь 20, HRC 58…62.
8 РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
8.1 Стоимость материала
Стоимость материала рассчитывается по формуле [2, с. 86]:
, (руб/дет)
где Н – норма расхода на одну деталь, 0,29 кг;
мд – масса готовой детали, 0,108 кг;
Цм , Цо – цена единицы массы соответственно металла и отходов;
кт – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы.
Цм = 26 (руб/кг), Цо = 6 (руб/кг), кт = 1,5.
(руб/дет).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исходя из проделанной курсовой работы по технологии листовой штамповки можно сделать выводы:
1. Разработан технологический процесс изготовления детали «Гайка резервуара», со следующей структурой маршрута обработки: разрезка листа на полосы, вытяжка, вырубка детали за один ход ползуна в штампе совмещённого действия. Необходимое усилие для выполнения этих операций составляет 127,1 кН.
2. Разработана конструкция штампа для разделительных операций, в расчетно-пояснительной записке приведены конструктивные и прочностные расчеты рабочих частей и других деталей штампа с учетом технологических требований к ним.
3. В графической части приведены: чертеж детали, сборочный чертеж штампа, матрица, пуансон, пуансонодержатель, матрицедержатель, спецификация. Общий объём графической части составляет 3 листа формата А1.
4. Рассчитана стоимость изготовления детали, которая составляет 10,2 руб/дет.
СПИСОК ИСП
оЛЬЗованной ЛИТЕРАТУРЫ
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1979. – 520с.;
2. Стеблюк В.М., Белов В.В., Гривачевский А.Г. – Киев: Высшая школа, 1983. – 280с.;
3. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./ Ред. совет: Е.И. Семёнов (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1985 – Т4.
4. Мещерин В.Т. Листовая штамповка. Атлас схем. – М.: Машиностроение, 1975. – 227с.
5. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология листовой штамповки. – М.: Машиностроение, 1989. – 304с.
6. Гришков А.М., Рудман Л.И., Ровенский Н.В., Марченка В.Л. Эксплуатация и обслуживание оборудования и технологической оснастки для листовой штамповки. – М.: Машиностроение, 1984. – 304с.
7. Штампы листовой штамповки. Детали и сборочные единицы. – М.: Издательство стандартов, 1981.