Технология изготовления листоштамповочной детали типа «фланец»

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Ижевский государственный  технический университет»

Кафедра «Машины и  технология обработки металлов давлением»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту 

по «Технологии листовой штамповки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                  студент гр.821

                                                                                                     Загребин А. А.

 

Проверил:                  Дресвянников Д.Г.        

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск, 2006.

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на курсовой проект

 

Рассчитать технологию изготовления листоштамповочной детали типа «фланец» по следующим данным:

Материал: Сплав Д16А-М;

Диаметр: d₁=64 мм; d₂=32 мм;

Высота: h₁=64 мм; h₂=15 мм;

Радиус закругления: r₁=3 мм; r₂=4 мм;

Толщина: S₁=0,4 мм; S₀=0,8 мм;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет процесса отбортовки

1. Расчет процесса отбортовки отверстия

Отбортовка отверстий представляет собой образование бортов вокруг предварительно пробитого отверстия или по краю полых деталей.

 

При отбортовке с прижимом краевой  части заготовки  допустимый коэффициент  отбортовки будет определяться по формуле:

Коэффициент отбортовки определяют методом последовательных приближений. Расчеты проводят до тех пор, пока коэффициенты и диаметры отверстий последовательных приближений не будут изменяться.

При этом в качестве исходного диаметра берут средний диаметр отверстии  после отбортовки , который определяют по формуле:

.

Коэффициент отбортовки первого приближения  будет равным:

,

а диаметр отверстия первого  приближения  определяется по формуле:

Второе приближение:

Третье приближение:

Четвертое приближение:

Т.к. коэффициенты и диаметры отверстий последовательных приближений практически не изменяются, то примем

Тогда рабочий коэффициент отбортовки определится по формуле:

,

получаем  .

Наибольшая высота отбортовки определиться по формуле:

,

где - радиус донной части полой заготовки.

Высота детали , полученная предварительной вытяжкой, определяется по формуле:

,

где - высота детали после отбортовки;

2. Расчет процесса отбортовки с прижимом

Для того, чтобы осуществить прижим только краевой наиболее опасной  части заготовки, учесть ее утонение в процессе деформации, угол конуса пуансонов должен отличатся от углов  конической полости выталкивателей. Расчет можно выполнить по формуле:

,

где - угол конуса пуансона;

      - угол конической полости выталкивателя.

При отбортовке для большинства  металлов берут большим или равным 120⁰. ,

 тогда  .

2.3. Расчет усилий отбортовки и прижима

Усилие отбортовки без утонения определяют по формуле:

,

где - предел прочности на растяжение;

       - коэффициент, который выбирают для тобортовки с прижимом;

.

Усилие прижима определяют по формуле:

,

• Расчет процесса вытяжки

1. Расчет развертки фланца

Односторонний припуск П₁ на обрезку деталей с широким фланцем определяется по формуле:

;

Разбиваем поверхность фланца на элементарные площадки и определяем их значение.

3.2.   Расчет процесса  вытяжки с утонением

Поскольку толщина стенки ступени  диаметром d₁=64 мм S₁=0,4 мм меньше, чем толщина заготовки S₂=0,8 мм, то нужно применить вытяжку с принудительным утонением стенки детали.

Количество операций n для получения заданной толщины производят по формуле

,

где S_n=0,4 мм – толщина стенки после утонения;

      S₀=0,8 мм – толщина стенки до утонения;

число операций вытяжки n=2.

Рабочий коэффициент утонения равен:

Толщина стенки после утонения:

- на первом  переходе: мм;

- на втором переходе: мм;

Высота полуфабриката h_о, необходимая для получения заданной высоты заготовки находится по формуле:

,

3.3. Определение размеров  исходной заготовки для вытяжки

Диаметр заготовки определяют по формуле:

,

где - сумма всех площадей поверхностей элементарных участков, образующей тела вращения.

Площади поверхностей элементарных участков определяются по формулам:

1.

2.

3.

   

4.

 

5.

Тогда диметр заготовки будет равен:

3.4. Расчет вытяжных  переходов

Суммарный коэффициент вытяжки  вычисляем по формуле:

,

.

Допустимый коэффициент вытяжки на первом переходе определяют по формуле:

;

.

Т.к. > , то необходим второй переход вытяжки.

Допустимый коэффициент вытяжки на втором переходе определяют по формуле:

;

.

Т.к. > , то необходим третий переход вытяжки.

Допустимый коэффициент вытяжки  на третьем переходе определяют по формуле:

;

.

Т.к. < , то вытяжка возможна за три перехода.

Для равномерного распределения степени деформации по переходам нужно провести корректировку коэффициентов вытяжки и определить рабочие коэффициенты первой , второй и третьей вытяжек.

Коэффициент корректировки N определяется из соотношения:

;

.

Рабочие коэффициенты вытяжки определяют из уравнений:

на первом переходе: ;

.

на втором переходе: ;

.

на третьем переходе: ;

.

Диаметры полуфабриката по переходам  определяют по формулам:

на первом переходе: ;

на втором переходе:

на третьем переходе:

3.5. Операционные размеры полых полуфабрикатов

Радиусы закругления матриц определяют, начиная с последнего перехода, по формуле:

,

Радиусы предыдущих переходов определят по формуле:

на втором переходе:

на втором переходе:

на первом переходе:

Радиусы закругления пуансона:

 

Определяем высоты детали по переходам.

Уравнение баланса запишем в  виде:

Площадь исходной заготовки равна:

Площади элементов определяем по следующим  формулам:

1.

2.

3.

4.

5.

Первый переход

1.

2.

3.

4.

5.

Тогда из уравнения баланса  получим:

Полная высота детали на первом переходе будет равна:

Второй переход

1.

2.

3.

4.

5.

Тогда из уравнения баланса  получим:

Полная высота детали на втором переходе будет равна:

Третий переход

1.

2.

3.

4.

5.

Тогда из уравнения баланса  получим:

Полная высота детали на третьем переходе будет равна:

3.6. Расчет усилий вытяжки  и прижима по переходам

Для инженерных расчетов усилие вытяжки  можно определить по формуле:

,

где - диаметр детали на n – переходе;

      - коэффициент вытяжки на n – переходе.

Усилие прижима первого перехода вытяжки определяется по формуле:

,

а на последующих переходах по формуле:

Первый переход

Второй переход

Третий переход

3.7. Расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц

Исполнительные размеры пуансонов  и матриц на последней операции подсчитываются по формулам:

- при допуске на наружный  размер детали, ее минимальный  размер придают матрице

а зазор берут за счет пуансона

,

где d_м и d_п – исполнительные размеры соответственно матрицы и пуансона;

      d_н – наружный размер детали;

      - допуск на размер детали;

      и - соответственно допуски на изготовление матрицы и пуансона;

      z – односторонний зазор между пуансоном и матрицей.

- для пробивки заготовки:

 

- для вытяжки 

 

• Расчет усилий

Усилие вырубки  определим по формуле:

,

где - сопротивление срезу;

      - диаметр вырубаемой заготовки.

Усилие съема определим по формуле:

,

где - коэффициент, определяемый в зависимости от типа штампа и толщины материала.

.

Усилие пробивки отверстия  определим по формуле:

,

где - предел прочности на растяжение.

.

• Определение типа раскроя и ширины полосы

Для вырубки данной заготовки применим прямой тип раскроя с отходами, он используется для деталей простой  геометрической формы.

 

Номинальная ширина полосы с боковым  прижимом определяется по формуле:

,

где - размер вырезаемой детали;

       =1,2 мм – величина боковой перемычки;

       =1,2 мм – односторонний (минусовой) допуск на ширину полосы.

 мм.

Принимаем ширину полосы

 мм.

Просвет между направляющими штампа определяется по формуле:

,

 мм.

• Расчет экономичности

1. Коэффициент использования материала определяется по формуле:

,

где - площадь поверхности детали;

;

       - количество фактических деталей;

       - длина листа;

       - ширина листа.

2.Коэффициент раскроя определяется  по формуле:

,

где - количество рядов раскроя;

      - шаг раскроя.

• Расчет пружин съемника

Усилие предварительного поджатия принимают равным половине максимального усилия сжатия пружин .

Таким образом, усилие предварительного поджатия пружин должно быть равно усилию съема:

,

где m – количество пружин.

Максимальное усилие пружины можно  определить по формуле:

,

где m – количество пружин.

Таким образом, кгс.

По справочнику для данного усилия выбираем пружину сжатия №103.

Диаметр проволоки d=5 мм;

Наружный диаметр пружин D=32 мм;

Наибольший прогиб одного витка  f=4,409 мм;

Количество витков пружины можно  определить по формуле:

,

где -  максимальный прогиб одного витка;

      - рабочий ход штампа.

Длина пружины в свободном состоянии  определяется по формуле:

,

где - диаметр проволоки пружины.

 мм.

А длина пружины, установленной  в штампе с предварительным поджатием  определяется по формуле:

 

 мм.

• Выбор прессового оборудования

При выборе прессового оборудования опираются на:

1. Тип пресса и величина хода должны соответствовать типу технологической операции.
2. Номинальное усилие пресса должно быть больше усилия, необходимого для штамповки.
3. Мощность пресса должна быть достаточной.
4. Жесткость должна быть максимальная.
5. Закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой высоты штампа.
6. Габаритный размер стола и ползуна пресса должны давать возможность установки и крепления штампов, а также подачу заготовок.
7. Число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производительность штамповки.
8. По необходимости должны быть специальные устройства: буфер, выталкиватель, механизм подачи и др.
9. Удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответствовать требованиям техники безопасности.