Дипломная работа: Проектирование участка мелкой листовой штамповки

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Разработка технологических процессов холодной листовой штамповки является основой всей подготовки производства и состоит из следующих этапов:

1.         анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали.

2.         определение формы и размеров заготовки, а также расхода материала при наилучшем его использовании.

3.         разработка наиболее рационального технологического процесса, обеспечивающего изготовление требуемых деталей.

4.         установление типа, мощности и габаритов оборудования.

5.         выявление типа и технологической схемы штампа

6.         определения трудоемкости изготовления штампуемых деталей, а также количества и разряда производственных рабочих.

7.         определение количества оборудования и его загрузки на годовую программу.

При разработке технологических процессов холодной листовой штамповки должны быть решены следующие технологические вопросы:

-    определение рационального раскроя материала и наименьших размеров заготовки;

-    установление характера, количества и последовательности операций;

-    выбор степени сложности (совмещенности) операций;

-    установление количества одновременно штампуемых деталей;

-    определение операционных размеров;

Анализируя при составлении технологического процесса значимость и удельный вес каждого из приведенных выше факторов, можно в каждом конкретном случае правильно выбрать тот или иной вариант штамповки.

Сравнительная сложность и длительность подготовки производства, а также относительно высокая стоимость штампов требуют тщательной разработки технологических процессов и обоснованного выбора технически рационального и экономически наиболее эффективного варианта технологического процесса, соответствующего данному масштабу производства. Даже небольшие последующие изменения технологических процессов обычно приводят к переделке штампов или к проектированию и изготовлению новых, что требует значительного времени и обходится довольно дорого.

2.1 Выбор материала изделия и сортамента листового материала

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. С другой стороны, конструкция детали достаточно сложна и требует больших степеней деформаций в процессе изготовления. Поэтому, для изготовления данной детали выбирается углеродистая конструкционная сталь общего назначения 08кп ГОСТ 9045-93.

Чертеж детали приведен на рис.1.1, переходы штамповки приведены на листе №2 графической части проекта.

Применяемый в листоштамповочном производстве материал по виду заготовки разделяется на листы, полосы, ленты и штучные заготовки.

В массовом и крупносерийном производстве наиболее (а предлагаемое производство можно отнести к крупносерийным) целесообразно применять нештучный материал, так как для каждого размера заготовки можно заказать ленту соответствующей ширины, сокращая отходы до минимума. Кроме того, лента дает возможность широко пользоваться различными типами автоматических подач, которые значительно увеличивают производительность, уменьшают затраты на рабочую силу и способствуют безопасности в работе.

Однако, как уже говорилось выше, на начальном этапе развития приобретение подач и сопутствующих средств автоматизацию не под силу многим предпринимателям, поэтому в качестве заготовки выберем полосу длиной 2000 мм. Соответственно полосу будем получать резкой стандартных листов размерами 1000×2000 ГОСТ19904-90. Для удобства подачи в пресс полосы предлагается резать поперек листа. В этом случае для резки можно использовать любые кривошипные ножницы с наклонным ножом, длинной ножа более 1050 мм.

2.2 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 125 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.

(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 1.5мм /3/. Окончательная схема раскроя представлена на рис.2.1.

Рис.2.1. Схема раскроя полосы.

2.3 Расчет коэффициента использования материала

Разрезку листа на полосы, как правило, производят с таким расчетом, чтобы от него оставалось как можно меньше отходов. При этом следует учитывать, что расположить полосу на листе можно как в поперечном, так и в продольном направлениях. Если позволяют размеры ножниц, то лучше всего располагать полосы вдоль длинной стороны листа, т.к. продольный раскрой листа всегда производительней поперечного. Однако более короткие полосы удобнее в работе и требует меньшего размера ножниц, поэтому резку полос будем осуществлять поперек листа. Схема раскроя листа представлена на рис.2.2.

Рис.2.2. Схема поперечного раскроя листа.

Количество деталей, получаемых при поперечном раскрое из одной полосы, может быть определено по формуле (2.2) /1/:

.(2.2)

Количество полос, получаемых из листа, по формуле (2.3):

.(2.3)

В этих формулах:  и  - отходы при раскрое по ширине и длине листа;  - шаг подачи;  - ширина полосы;  и  - полная ширина и длина листа;  и  - ширина и длина листа без отхода.

Общее количество деталей, получаемых из листа, определяется по формуле (2.4).

. (2.4)

Коэффициент использования материала для данного технологического процесса определится по формуле (2.5):

, (2.5)

2.4 Расчет технологического усилия штамповки по переходам

Расчет технологического усилия осуществляем согласно рекомендациям /1/.

1-й переход.

На первом переходе осуществляется вырубка кружка диаметром 125 мм и пробивка отверстия диаметром 22 мм (см. рис. 2.1).

Усилие вырубки-пробивки определяется по формуле (2.6):

, (2.6)

где  - коэффициент, учитывающий колебания толщины и механических свойств материала, а также притупление режущих кромок инструмента.

 - длина вырубаемого контура;

 - толщина материала;

 - сопротивление срезу;

Полное усилие на первой операции будет складываться из усилия вырубки и усилия пробивки.

2-й переход.

На втором переходе осуществляется предварительная формовка детали согласно рис. 2.3.

Усилие формовки определяется по формуле (2.7):

, (2.7)

где  - давление, зависящее от рода и толщины материала;

 - площадь штампуемого рельефа, м;

Рис. 2.3. 2-й переход (формовка).

Площадь штампуемого рельефа в первом приближении представляет собой круг диаметром 67 мм (см. рис.2.3).

Усилие формовки будет равно:

3-й переход.

На третьем переходе осуществляется окончательная формовка детали и обрезка детали по контуру в размер 110.4 мм согласно рис. 2.4.

Рис.2.4. 3-й переход (формовка).

Усилие формовки определяется аналогично усилию на втором переходе:

Площадь штампуемого рельефа в первом приближении представляет собой кольцо внутренним диаметром 67 мм и внешним диаметром 86 мм (см. рис.2.4).

Усилие формовки будет равно:

Усилие вырубки определяется аналогично усилию на первой операции:

Суммарное усилие будет складываться из усилия формовки и усилия вырубки.

4-й переход.

На четвертом переходе осуществляется пробивка центрального отверстия диаметром 37 мм и 8-ми отверстий диаметром 3 мм согласно рис. 2.5.

Рис.2.5. 4-й переход (пробивка).

Усилие пробивки определяется аналогично усилию на первом переходе:

5-й переход.

На пятом переходе осуществляется окончательная формовка центральной части изделия и отбортовка краев для последующей завальцовки, как показано на рис. 2.6.

Рис.2.6. 5-й переход (окончательная формовка и отбортовка).

Усилие формовки определяется аналогично усилию на втором переходе:

Площадь штампуемого рельефа в первом приближении представляет собой круг диаметром 54 мм (см. рис.2.6).

Усилие формовки будет равно:

Усилие отбортовки можно определить по формуле (2.8):

, (2.8)

где  - диаметр исходной заготовки;

 - диаметр отбортованного изделия;

 - предел прочности материала;

.

Суммарное усилие штамповки на данной операции складывается из усилия формовки и усилия отбортовки:

 

2.5 Выбор оборудования

Выше отмечалось, что наиболее рациональным оборудованием для осуществления данного технологического процесса является открытый наклоняемый листоштамповочный кривошипный пресс. При выборе типа пресса необходимо исходить из следующих соображений:

1. Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции.

2. Номинальное усилие пресса должно быть больше усилия, требуемого для штамповки.

3. Мощность пресса должна быть достаточной для выполнения работы, необходимой для данной операции.

4. Закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой высоты штампов.

5. Габаритные размеры стола и ползуна пресса должны давать возможность установки и закрепления штампов.

6. Число ходов пресса должно обеспечивать достаточную производительность штамповки.

7. В зависимости от рода работы должно быть предусмотрено наличие специальных устройств и приспособлений (выталкивателей и подушек).

8. Удобство и безопасность в обслуживании пресса должны соответствовать требованиям техники безопасности.

В нашем случае максимальное усилие технологической операции составляет 0.3МН, причем это усилие формовки, т.е. операции, при которой максимальное усилие возникает в конце хода. Так как прессы изготовляют в определенном интервале по номинальному усилию, то обычно при выборе пресса расчетное усилие не соответствует точно номинальному усилию. Поэтому пресс выбирается заведомо большего усилия, чем требуется по расчету. Применение более сильного пресса обеспечивает более высокую жесткость и меньшую деформацию станины, что позволяет получать более точные детали по высоте. Для штамповки детали-представителя достаточно выбрать пресс усилием 0.4.МН.

Специфика малого предприятия такова, что оно не может позволить себе иметь достаточно большой парк машин, как, например, завод ЗИЛ, соответственно не может штамповать каждую деталь на наиболее подходящем оборудовании, поскольку это предполагает достаточно обширный парк кузнечно-прессового оборудования и огромных капитальных вложений. Гораздо удобней и дешевле иметь несколько универсальных машин, на которых можно делать любые детали данной номенклатуры, пусть с некоторым с перерасходом энергии. При таком подходе разумно выбрать оборудование по максимально тяжелой детали в номенклатуре. В масляном фильтре такой деталью является усилитель (рис.2.7).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11