Дипломная работа на тему Холодная листовая штамповка в цехе

Введение

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства, т.к. имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и в экономическом отношении. Она обладает рядом особенностей: высокой производительностью, возможностью получения самых разнообразных по форме и размерам полуфабрикатов и готовых деталей, возможностью механизации и автоматизации штамповки, получения взаимозаменяемых деталей с высокой точностью размеров.

Листовая штамповка широко применяется в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Наряду с этим наиболее широко применяется в массовом и крупносерийном производстве. Опыт многих отечественных заводов показывает, что листовая штамповка может с успехом применяться в мелкосерийном производстве. Однако для этого необходимо использовать специальные средства и способы штамповки, обеспечивающие выпуск мелких партий с минимальными затратами. К их числу относятся: штамповка энергией взрывной волны, электрического разряда в жидкости, магнитного поля высокой напряженности, штамповка в универсальных переналаживаемых штампах и т.д.

1. Исходные данные для проектирования

Таблица 1.1 – Количество деталей изготавливаемых на один машинокомплект

Наименование изделия

Количество наименований на одно изделие, шт.

Количество изготовляемых деталей на одно изделие, шт.

Масса на одно изделие

Исходных материалов, кг

Готовых деталей, кг

ЗИМ-350

160

250

63

45

Таблица 1.2 – Количество деталей изготавливаемых на годовую программу

Наименование

изделия

Единица измерения

Количество на годовую программу

Количество наименований деталей на годовую программу

Количество деталей на годовую программу

Масса на годовую программу

Исходного металла, т

Готовых деталей, т

ЗИМ-350

Шт.

250000

160

250

15750

11250

2. Планировка цеха и организация производства

2.1 Исходные материалы для проектирования

Исходными данными для проектирования дипломного проекта являются следующие материалы:

– ведомость деталей, изготавливаемых в цехе;

– спецификация установленного оборудования в цехе;

– трудоемкость изготовления деталей;

2.2 Тип и характеристика производства

По типу производства цехи листовой штамповки подразделяются в зависимости от количества операций, закрепленных за единицей оборудования, в среднем по цеху при полной загрузке в течении года. В реконструируемом цехе за каждым прессом закреплены от 8 до 10 операций, следовательно, тип производства – крупносерийный. Данный цех по характеру выпускаемой продукции – машиностроительный, по специализации – универсальный.

Прессовый цех оснащен кривошипным оборудованием с усилием от 250 кН до 6300 кН, прессами-автоматами, различными средствами автоматизации и механизации.

2.3 Выбор основного и вспомогательного оборудования

2.3.1 Определение трудоемкости программы

Трудоемкость заготовительно-прессовых работ в данном проекте определена на основании нормативной достигнутой на заводе трудоемкости, с учетом переработки норм и коэффициента ужесточения, устанавливающего более прогрессивные методы получения заготовок и штамповок, применения комплексной автоматизации и механизации технологических и транспортных операций. Закладываемая в проект трудоемкость определена нормированием деталей-представителей по каждой группе оборудования с учетом типа производства, нормирования на основе группового метода.

При вычислении годовой трудоемкости и станкоемкости по разрядно для рабочих различных типоразрядов и видов, эти данные используют для всех деталей входящих в группу. Просуммировав подсчитанные результаты по всем группам, получаем величины трудоемкости необходимые для расчета количества оборудования.

Усредненный коэффициент ужесточения норм выработки в проекте принимаем равным 0,75.

Количество технологического оборудования принимаем по полученной обще годовой станкоемкости, затраченной каждым видом и типоразмером оборудования на изготовление годовой программы.

, (2.1)

где – расчетное количество оборудования;

Т – станкоемкость каждого типоразмера оборудования на годовую программу;

в – коэффициент, учитывающий потери времени на переналадку штампов;

Фд – действительный годовой фонд времени работы оборудования.

Величину станкоемкости определяем по групповому методу определения количества оборудования с учетом коэффициента ужесточения, так как в цехе применяется современное оборудование, что позволяет повысить производительность труда.

Действительное количество технологического оборудования:

, (2.2)

где – коэффициент загрузки оборудования, учитывающий потери времени из-за организационно-технических и других неполадок. Для листоштамповочных цехов его принимаем в пределах 0,75…0,88.

2.4 Основные положения по организации производства

В основу цеховой организации производства положен принцип поточного движения заготовок и полуфабрикатов в процессе обработки, т.к. отклонения от потока осложняет организацию производства и внедрения средств механизации и автоматизации в технологических процессах.

Автомобильный въезд, склад металла и заготовительный участок распложены в одном пролете перпендикулярном двум основным продольным пролетам цеха. Это сделано для удобства разгрузочных работ, ускорения процесса передачи заготовок от склада к оборудованию, т.к. склад металла размещается по всему фронту штамповочных пролетов.

Металл, в цех, подается автомобильным транспортом, разгрузка и размещение его на складе металла осуществляется мостовым электрокраном.

Порезка исходного материала выполняется на заготовительном участке согласно картам раскроя технологического процесса. На участке установлены кривошипные ножницы с наклонным ножом для порезки листового проката всех толщин, используемых в цехе.

Оборудование заготовительного участка установлено таким образом, что разгрузка исходного материала происходит в поперечном пролете, а выгрузка заготовок – из поперечного пролета в продольные, что в свою очередь позволяет повысить производительность труда на погрузочно-разгрузочных работах.

Полученные заготовки мостовыми электрокранами продольных пролетов переносятся либо на склад заготовок, либо непосредственно к производственному оборудованию. Готовые детали складируются в унифицированную тару и отправляются на склады готовых деталей, а затем автотранспортом в цеха-потребители.

Для хранения штампов предусмотрены склады штампов, все склады механизированные.

Для малого и среднего ремонта штампов в цехе предусмотрено штампо-ремонтное отделение. Капитальный ремонт штампов производится в инструментальном цехе.

Обслуживание и мелкий ремонт оборудования производится в ремонтно-механическом отделении цеха, капитальный и средний ремонт в ремонтно-механическом цехе завода.

Листовые отходы от линии мелких прессов удаляются авто- и электрокарами. В пролете средних и крупных прессов для этого служат подземные транспортеры, соединенные с пакетировочным отделением.

На основании принятой организации производства в цехе можно выделить следующие отделения и участки:

А. Заготовительное отделение.

Б. Прессовое отделение:

– участок штамповки деталей из ленты;

– участок штамповки деталей из штучных заготовок;

– участок средней штамповки;

– участок крупной штамповки;

Для ремонта и обслуживания оборудования в цехе имеется электроремонтный участок.

Вся ремонтная база цеха состоит из трех участков:

– электроремонтного;

– штампоремонтного;

– ремонтно-механического.

Также для складирования в цехе предусмотрены склад металла, склад заготовок, склад готовых деталей, склад штампов, склад запасных частей к оборудованию.

2.5 Расчет количества заготовительного оборудования

Количество ножниц определяется по формуле:

, (2.3)

где – годовое количество металла, подлежащее резке. Определяется по формуле (шт.):

, (2.4)

где m – масса машинокомплекта, m = 0,045 т;

А – годовая программа проектируемого цеха, А = 250000 шт.

Тогда:

q – производительность ножниц, q = 1,2 т/ч [1];

Фд – годовой фонд времени оборудования, Фд = 3680 ч;

– коэффициент загрузки оборудования, = 0,7.

По выражению (2.4) находим:

.

Принимаем количество ножниц в заготовительном отделении – 3 шт.

2.6 Вспомогательные службы цеха

2.6.1 Штампоремонтное отделение

Изготовление новых штампов и приспособлений, их капитальный ремонт предусмотрен проектом в инструментальном цехе завода. Малый, средний ремонт и межремонтное обслуживание производится в штампо-ремонтном отделении.

Малый ремонт заключается в выполнении различных мелких операций, не требующих полной разборки штампа, устранение заеданий, зачистка рабочих поверхностей, заточка, перешлифовка и при необходимости замена или восстановление до 25% вспомогательных частей штампа.

Средний ремонт включает полную разборку штампа с заменой или восстановлением при этом до 50% основных частей штампа и выполнение различных ремонтных работ.

Ремонтный цикл (общее число всех плановых ремонтов между двумя капитальными ремонтами) для штампов при укрупненных расчетах в среднем можно принять равным 25 ремонтам, в том числе:

– малых ремонтов – 22

– средних ремонтов – 2

– капитальных ремонтов – 1

Для цеха крупносерийного производства, с количеством прессов равным 42 единицам принимаем 5 единиц основного оборудования штампоремонтного отделения. Количество вспомогательного оборудования принимаем также – 5.

Таблица 2.2 – Состав оборудования штампоремонтного отделения

Основное оборудование.

Количество

1 Токарно-винторезный станок

1

2 Горизонтально-расточной станок

1

3 Вертикально-фрезерный станок

1

4 Универсально-круглошлифовальный станок

1

5 Поперечно-строгальный

1

2.6.2 Ремонтно-механическое отделение

Проектом предусматривается капитальный и средний ремонт оборудования производить в ремонтно-механическом цехе завода, а межремонтное обслуживание и мелкий ремонт оборудования, средств механизации и автоматизации – в ремонтно-механическом отделении цеха.

Помимо ремонта оборудования и изготовления запасных частей в отделении выполняются некоторые работы по модернизации оборудования. В среднем это увеличивает объем работ отделения, а следовательно трудоемкость и станкоемкость на 5%.

Принимая, что в цехе установлено 46 единицы основного и подъемно-транспортного оборудования, согласно нормам технологического проектирования ремонтно-механических цехов и цеховых ремонтных баз машиностроительных заводов, принимаем 5 единиц основного оборудования в ремонтно-механическом отделении 5 единиц вспомогательного.

Таблица 2.3 – Состав оборудования ремонтно-механического отделения

Основное оборудование

Количество

1 Токарно-винторезный станок

1

2 Универсально-фрезерный

1

3 Поперечно-строгальный

1

4 Вертикально-сверлильный

1

5 Круглошлифовальный

1

2.6.3 Электроремонтная мастерская

Электроремонтная мастерская находится в ведении энергетика цеха. В ее функции входит межремонтное обслуживание и текущий ремонт электрохозяйства цеха.

Таблица 2.4 – Состав оборудования электроремонтной мастерской

Основное оборудование

Количество

1 Токарно-винторезный станок

2

2 Вертикально-сверлильный

1

3 Настольно-сверлильный

1

4 Шлифовальный

1

5 Переносной шлифовальный

1

6 Ручной пресс

1

7 Сварочный аппарат

1

8 Пост газовой сварки

1

Если в цехе не создается специальная мастерская по ремонту электронной аппаратуры, то ее ремонт не входит в функции электроремонтной мастерской.

Количество и вид оборудования электроремонтной мастерской выбираем исходя из общего количества оборудования в цехе менее 250 единиц.

2.7 Подъемно-транспортное хозяйство цеха

В проектируемом цехе в качестве подъемно-транспортного оборудования используются мостовые краны, краны – штабелеры, кран балки, автокары.

В цехе установлено 5 мостовых кранов, в том числе 2 крана грузоподъемностью 20/5 т. и 3 крана грузоподъемностью 10/5 т.

2.8 Штамповое хозяйство цеха

В проектируемом цехе используются мелкие, средние и крупные штампы в зависимости от силовых параметров оборудования и габаритов штампуемых деталей.

Основной фонд штампов при укрупненном расчете определяем как произведение количества наименований изделий штампуемых в цехе, на количество операций, приходящихся в среднем на одно наименование деталей. Среднее количество штамповочных операций для изготовления деталей мотоцикла ЗИМ-350 составляет 2,4.

Основной фонд штампов равен 2,4 х 160 = 400 штук.

Составляя количество мелких, средних и крупных прессов в цехе, можно распределить основной фонд по видам штампов в соотношении:

– мелкие – 40%;

– средние – 30%;

– крупные – 30%.

Количество основного фонда контрольных приспособлений, штампов дублеров зависит от прочности и стойкости штампов, годовой программы выпуска деталей. Составим ведомость штампов используемых в цехе, которая приведена в табл. 2.5.

Таблица 2.5 – Ведомость штамповой оснастки цеха

Наименование групп штампов

Основной фонд, шт.

Основной фонд контрольных приспособлений

Штампы-дублеры

Начальный фонд

Годовой расход штампов

Мелкие

160

20

50

250

50

Средние

120

35

23

173

30

Крупные

120

28

15

165

30

Итого:

400

83

88

588

110

2.9 Складское хозяйство цеха

В цехе для складирования и хранения материалов предусмотрены:

– склад металла;

– склад заготовок;

– склад готовых деталей;

– склад штампов.

2.9.1 Склад металла

Исходный металл с центрального заводского склада автомобильным транспортом перевозится в заготовительное отделение цеха, где разгружается мостовыми кранами, оснащенными автоматическими захватами с дистанционным управлением и укладывается на складские места, которые рассчитаны на 20 дневных запасов.

Необходимую площадь цехового склада металлов определим по формуле:

(2.5)

где – масса металла, который должен храниться на складе, т;

m – плотность материала при укладке в штабели или на стеллажи, m=2,6 т/м2 (cтр. 359, [1]);

– высота укладки материала, = 3 м (cтр. 359, [1]);

– коэффициент использования площади склада, = 0,6 (cтр. 359, [1]);.

Массу металла, который должен храниться на складе, находим по выражению:

, (2.6)

где – годовая потребность материала, =15750 т;

– норма хранения материала, =50 дней (стр. 358, [1]).

По формуле (2.6) находим:

Тогда

м2.

Размещение склада металла указано на плане цеха.

2.9.2 Склад заготовок

Склад заготовок цеха включает в себя площади для хранения полосовых, квадратных заготовок поступающих в пролет мелких, средних и больших прессов.

Весь металл поступающий в цех разрезается на заготовки. Норма хранения заготовок – 20 дней. Определим массу хранящихся на складе заготовок:

По формуле (2.6) находим:

Тогда площадь склада по формуле (3.5):

2.9.3 Склад готовой продукции

Склад готовой продукции размещается в проектируемом цехе в конце штамповочных пролетов.

Норма запаса готовой продукции равна 20 рабочим дням.

Найдем массу готовых деталей хранящихся на складе:

, (2.7)

где – годовая масса готовых деталей, = 11250 т.;

Д – запас хранения готовых деталей, Д = 20 дней.

т.

Площадь склада готовых деталей находим по выражению (2.5):

м2.

Расположение склада готовых деталей показано на плане цеха.

2.9.4 Склады штампов

Площадь склада штампов:

, (2.8)

где – масса штампов, =1344 т;

– удельная загрузка пола: для мелких штампов = 8 т/м2, для средних и крупных = 3 т/м2.

Площадь склада мелких штампов:

м2.

Площадь склада средних штампов:

м2.

Площадь склада крупных штампов:

м2.

К этим величинам добавляем площадь проходов и проездов на складе. В проектируемом цехе организован механизированный склад для хранения мелких штампов. Средние и крупные штампы хранятся на полу, уложенные друг на друга стопками высотой не более 3 м.

2.10 Строительная часть

2.10.1 Исходные данные

Листоштамповочный цех по выпуску деталей мотоциклов ЗИМ-350 производительностью 250000 машинокомплектов в год спроектирован для условий города Харькова.

Характеристика грунтовых условий: расчетное сопротивление грунта на глубине 2 м -1,3 кг/см2; грунтовые воды – 6,5 м.

2.10.2 Производственный корпус

Листоштамповочный цех спроектирован во вновь сооруженном здании, состоящем из четырех пролетов: одного поперечного пролета длиной 48 м и шириной 24 м, и трех продольных пролетов длиной 144,75 м и шириной 48 м.

Предусмотрен температурно-деформационный шов на парных колоннах.

Расположение оборудования произведено исходя из наиболее рационального его использования и обеспечения безопасности в работе.

В поперечном пролете цеха расположен склад металла, рассчитанный на пятидесятидневное хранение. Металл доставляется в цех автомашинами, для чего предусмотрен ввод в цех автомобильного пути. Разгрузка металла из вагонов на склад производится мостовым краном грузоподъемностью 20/5 тонн. За сладом находится заготовительное отделение, в котором установлено оборудование для порезки исходного материала.

В первом продольном пролете расположены: участок мелкой и средней штамповки для изготовления деталей из ленты, штучных заготовок, участок доделочных операций, склад готовых деталей, склад приспособлений и инструментов, контрольного и измерительного инструмента, электро-участок БИХ, склад вспомогательных материалов, комната мастера.

Во втором продольном пролете расположены: участок средней и крупной штамповки, склад средних и крупных штампов и готовых деталей, склад запасных частей и склад ГСМ, ремонтно-механический участок, штампо-ремонтный участок.

Для обслуживания технологического цикла в каждом продольном пролете предусмотрено по два мостовых крана грузоподъемностью 10/5 тонн. В поперечном пролете один кран грузоподъемностью 20/5 тонн.

Всего в цехе 5 мостовых кранов. На складе, где хранятся мелкие штампы находятся стеллажи, которые обслуживаются кранами-штабелерами грузоподъемностью 2 тонны.

2.10.3 Объемно-планировочное решение

Спроектированный цех листовой штамповки расположен в одноэтажном здании прямоугольной формы. Размеры здания в плане 48 Ч 168,75 м. Шаг наружных колонн 6 м, внутренних – 12 м. Высота пролетов выбрана по наибольшей высоте установленного оборудования с учетом свободного прохождения мостовых кранов.

Высота цеха до низа несущих конструкций покрытия от уровня пола составляет 12,6 м.

Так как в каждом пролете имеются мостовые краны, то для них предусмотрены ремонтно-посадочные площадки в конце каждого пролета и лестницы к ним.

По всему периметру здания предусмотрены пожарные лестницы на расстоянии 200 м друг от друга.

2.10.4 Конструктивные решения

Здание цеха спроектировано по каркасному типу с использованием армированных сборных железобетонных конструкций. Существенным достоинством железобетонных конструкций с точки зрения безопасности является их не сгораемость. Основными элементами каркаса являются фундаменты, колонны, фундаментные балки, несущие конструкции покрытия.

Пространственная жесткость и устойчивость каркаса в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонны стропильными конструкциями, а в продольном направлении жесткость обеспечивается плитами настила покрытия. Все сборные железобетонные элементы каркаса соединяются сваркой закладных стальных частей с последующим заполнением стыков бетоном марки 150.

Под колонны каркаса спроектированы отдельно стоящие фундаменты столбчатого типа, выполненные из бетона марки 400, армированного сварными каркасами из горячекатаной стали. Глубина стакана под колонны каркаса должна быть не менее большого размера сечения колонны.

Толщина дна стакана принимается не менее 20 см, а толщина стенок вверху 20…25 см. Закрепление колонн в фундаменте осуществляется заделкой зазоров между стенками стакана и колонной бетоном марки 200 на мелком щебне.

Глубина заложения фундамента под колонны 3 м.

Под каркасные стены предусмотрены железобетонные фундаментные балки таврового сечения, выполненные из бетона марки 350 и армированные предварительно напряженной арматурой. В верхней части балки имеются продольные отверстия, предусмотренные для крепления металлических промежуточных рам.

В местах расположения температурных швов фундаментные балки укорочены на 500 мм. Под наружные стены балки укладывают на уступы фундаментов колоны. Зазоры между торцами балок и фундаментами заполняют бетоном марки 300 на мелком щебне.

Строительные конструкции – металлические фермы длиной 24 м. Покрытие состоит из следующих слоев:

– защитный слой – мелкий щебень на битумной основе;

– кровля – два слоя рубероида по двум слоям пергамина;

– выравнивающий слой – цементный раствор толщиной 20 см;

– утеплитель – плиты пенобетона толщиной 0,03 м;

– пароизоляция – слой пергамина на битумной мастике;

– настил – железобетонные плиты ребристые 3 х12 х0,45 м.

Сток воды с покрытия предусмотрен через систему внутренних водостоков, соединенных со сливной канализацией.

Для наружных ограждающих стен используют легкобетонные панели с размерами 12 Ч 0,9 Ч 0,3 м. Материал панелей – бетон марки 150. панели в стенах расположены горизонтально, при этом отметка низа панели первого яруса соответствует нулевой отметке.

Панели крепятся при помощи гибких анкеров, что дает возможность предохранять стены от деформации при осадке. Панели в углах здания сопрягаются при помощи специальных доборных плит.

Горизонтальные и вертикальные швы между панелями заполняют герметиком, а снаружи – цементным раствором. Для крепления торцевых панелей предусмотрены вспомогательные фахверковые колонны, которые установлены с шагом 12 м.

Для фахверка используют железобетонные колонны прямоугольного сечения с металлической верхушкой. Верх колонны торцевого фахверка крепится к ребрам плит настила покрытия. Колонны, примыкающие к торцевым стенам, смещают относительно поперечной разбивочной оси внутрь здания на 500 мм для размещения стенного каркаса.

Прочность, устойчивость и долговечность промышленных зданий в значительной мере обеспечивается правильным выбором каркаса колонн. Колонны вместе с фундаментом и несущими конструкциями покрытий образуют жесткий пространственный каркас, воспринимающий вертикальные и горизонтальные нагрузки. Колонны снабжены стальными металлическими элементами для крепления несущих конструкций покрытия, подкрановых балок и стенных панелей. Длина колонны на 2,4 м больше высоты помещения для закрепления их в стаканах фундамента. Конструкции покрытия колонны выполнены из бетона марки 400 и армированы сварными каркасами, из горячекатанной стали. В проектируемом здании установлены железобетонные колонны, имеющие размеры 600 х 1000 мм.

Подкрановые балки изготавливаются из стали. Поперечное сечение стальной подкрановой балки представляет собой сварной двутавр, состоящий из двух широкополосных тавров и стенки вставки между ними, усиленной вертикальными ребрами. Длина подкрановой балки 12 м, высота 1,1 м.

Полы служат для безопасного передвижения обслуживающего персонала и бесперебойного движения транспорта. Пол спроектирован с учетом достаточной прочности, бесшовным, легко поддающимся очистке и уборке.

Верхний элемент пола, непосредственно подвергающийся эксплуатационным, воздействиям выполнен из мелкозернистого бетона толщиной 50 мм, затем расположена прослойка из бетона толщиной 200 мм и дальше находится щебень, втрамбованный в грунт.

Конструкция окон представляет собой металлические переплеты, изготовленные из стальных гнутых профилей проката. Остекление однопарное листовым стеклом толщиной 5 мм. Стекла вставляются с внутренней стороны. Размеры переплетов 1,5 х 2,0 м.

В раздевалках и санузлах установлены двухстворчатые деревянные двери шириной 1,4 м и высотой 2,3 м. Внутренние двери одностворчатые деревянные, имеющие размеры 0,9 х 2,3 м.

Ворота предназначены для проезда электропогрузчиков, грузовых автомобилей, для эвакуации людей и материальных ценностей в случае пожара или стихийного бедствия. В цехе установлены двухстворчатые металлические ворота размером 3 х 3 м. Все ворота имеют калитки, которые открываются наружу.

По всему периметру здания предусмотрена отмостка шириной 1,5 м, предохраняющая здание от попадания влаги. Отмостку изготавливают из бетона толщиной 30 мм по слою щебенки [2].

3. Разработка технологического процесса изготовления детали

листоштамповочный цех деталь обод

Листовая штамповка относится к одним из наиболее прогрессивных методов обработки металлов давлением и обладает рядом достоинств, которые позволяют получать детали различной конфигурации со значительной экономией материала и низкой трудоемкостью изготовления.

Технологический процесс изготовления детали «обод»

Исходные данные:

Эскиз детали «Обод» представлен на рис. 3.1

Рисунок 3.1 – Эскиз детали «’Обод”

3.1 Анализ технологичности

Обеспечение технологичности конструкции детали – важнейшая функция технологической подготовки производства. Единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП) предусматривается выполнение (на уровне предприятия) технологического контроля конструкторской документации, в процессе которой осуществляется оценка уровня технологичности, отработка конструкции изделия (детали) на технологичность и внесение необходимых изменений в конструкцию, обеспечивающих повышение её технологичности, т.е. приведение параметров детали в соответствие с возможностями штамповочных операций.

Наименьшее значение радиусов при вытяжке мм, мм. Поэтому на первом переходе вытяжки мы не можем получить мм и применяем операцию калибровки.

При штамповке полых деталей с фланцем размер фланца обеспечиваем обрезкой и назначаем соответствующий припуск.

3.2 Расчет технологических параметров вытяжки

Вытяжка цилиндрических деталей без обусловленного утонения материала. Исходной заготовкой для вытяжки детали типа полого цилиндра является круг. Его диаметр определяют исходя из требуемых формы и размеров штампуемой детали по рис. 3.3. Вследствие анизотропии механических свойств штампуемого металла верхние кромки деталей, а также края фланцев у деталей с фланцем после вытяжки получаются неровными. Поэтому при расчете диаметра исходной заготовки необходимо учитывать припуск на обрезку фланца детали.

Расчет диаметра исходной заготовки выполняют исходя из условия равенства площади поверхности детали после вытяжки площади поверхности исходной заготовки. Расчет площади детали можно выполнять, суммируя площади поверхности ее отдельных элементов. Расчет ведут по срединной линии сечения. Диаметр заготовки для штампуемой детали определяем по формуле [1, таблица 7, с. 235]. Эскиз для расчета площади поверхности детали показан на рис. 1.3.

; (3.1)

Рисунок 3.3 – Эскиз для расчета площади поверхности детали

По зависимости (3.1) определяем значение :

Проверка:

(3.2)

По зависимости (3.2) определяем значение :

;

Рисунок 3.4 – Эскиз для проверочного расчета диаметра исходной заготовки

В зависимости от отношения определяем припуск на обрезку фланца круглых цилиндрических деталей по [1, таблица 6, с. 233]:

Следовательно:

; (3.3)

По зависимости (3.3) определяем значение :

;

Пересчитываем диаметр заготовки, учитывая припуск на обрезку фланца:

(3.4)

По зависимости (3.4) определяем значение :

;

Условие применения прижима при вытяжке.

Необходимость прижима при вытяжке и возможность выполнения вытяжки без прижима определяется условиями, приведенными в [1, таблица 8, с. 243].

Число операций вытяжки и размеры полуфабрикатов определяют исходя из допускаемых коэффициентов вытяжки (,,,), устанавливающих предельно возможное уменьшение диаметра исходной или промежуточной заготовки за одну операцию вытяжки.

Значение коэффициента вытяжки зависит от свойств и состояния штампуемого материала, его абсолютной и относительной толщины (для первой операции вытяжки относительной толщиной является , для последующих операций вытяжки -) и условий выполнения операции – состояния рабочих поверхностей штампа, наличия смазочного материала, скорости вытяжки и т.п. При вытяжке деталей с фланцем коэффициент первой вытяжки зависит также от относительного диаметра фланца: (– диаметр вытянутого стакана).

В [1, таблица 9, с. 246] приведены наименьшие коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей без обусловленного утонения.

Условия выполнения вытяжки:

а) на первом переходе вытяжка выполняется с прижимом, так как выполняется условие:

; (3.5)

По зависимости (3.15) определяем значение неравенства:

;

Приближенно (пренебрегая радиусами закруглений) условный коэффициент вытяжки равен [2, с. 161]:

; (3.6)

3.3 Разработка технологического процесса

При рассмотрении вариантов изготовления детали «Обод», принимаем решение штамповать используя семь штампов: вырубка штучной заготовки, вытяжка, калибровка, обрезка фланца, отбортовка и пробивка дна, пробивка 12 отверстий в дне, формовка зига.

Рисунок 3.5 – Технологические переходы штамповки детали «Обод»

3.4 Раскрой материала

Раскрой материала, его выбор зависит в большей степени от конструкции штампуемой детали. Показателем, характеризующим экономичность раскроя, является коэффициент использования материала КИМ, представляющий собой отношение полезной площади детали к площади заготовки для изготовления этой детали при вырубке.

Для вырубки данной детали в качестве исходного материала целесообразно использовать полосу, получаемую из листа. Согласно рекомендациям выбираем однорядный прямой тип раскроя.

Рисунок 3.6 – Схема раскроя полосы

Экономичность раскроя также в значительной степени зависит от правильно выбранной величины перемычки по [1, таблица 1, с. 7]. На рис. 3.6 показаны:

а – перемычка между вырезами, а = 3 мм;

в-боковая перемычка, в = 2.5 мм;

T – шаг подачи полосы, мм;

А – диаметр заготовки, мм;

В-ширина полосы, мм.

Ширина нарезаемой полосы определяется так:

; (3.7)

По зависимости (3.7) определяем значение :

;

где – гарантированный наименьший зазор между направляющими шпильками и полосой выбираем по [1, таблица 5, с. 13], ;

– допуск на расстояние между направляющими шпильками выбираем по [1, таблица 7, с. 15], ;

– допуск на ширину полос, нарезанных на гильотинных ножницах, выбираем по [1, таблица 7, с. 15], .

Принимаем следующие размеры листа при толщине материала S=2,5 мм:

ширина листа – С = 1250 мм;

длина листа – A = 2500 мм.

Коэффициент использования материала

; (3.8)

где f – площадь детали без отверстий, мм;

m – количество фактических деталей получаемых из листа;

A – длина листа, мм;

С – ширина листа, мм.

; (3.9)

По зависимости (3.9) определяем значение :

;

Продольный раскрой:

Рисунок 3.7 – Продольный раскрой листа

Количество рядов:

; (3.9)

По зависимости (3.9) определяем значение :

;

Количество заготовок:

; (3.10)

По зависимости (3.10) определяем значение :

;

Количество заготовок получаемых из листа:

; (3.11)

По зависимости (3.11) определяем значение :

;

По зависимости (3.8) определяем значение :

;

Поперечный раскрой:

Рисунок -3.8 – Схема поперечного раскроя листа

3.5 Определение технологических усилий и работы деформации

3.5.1 Технологическое усилие вырубки

Усилие вырубки:

; (3.12)

где – сопротивление срезу, мПа;

– толщина штампуемого материала, мм;

– периметр контура вырубки, мм.

Периметр контура вырубки:

; (3.13)

По зависимости (3.13) определяем значение :

;

По зависимости (3.12) определяем значение :

Усилие прижима заготовки:

; (3.14)

где – удельное усилие, Н/мм2, [1, с. 58].

По зависимости (3.14) определяем значение :

;

Усилие снятия отхода с пуансона:

; (3.15)

где – коэффициент снятия, [1, таблица11, с. 60];

P технологическое усилие, Н.

По зависимости (3.15) определяем значение :

Суммарное усилие штамповки:

; (3.16)

По зависимости (3.16) определяем значение :

;

Требуемое усилие пресса:

; (3.17)

По зависимости (3.17) определяем значение :

;

Работа деформации, необходимая для выполнения операции:

; (3.18)

где – усредненное усилие штамповки, кН;

– рабочий ход пуансона, мм.

Усредненное усилие штамповки:

; (3.19)

По зависимости (3.19) определяем значение :

;

По зависимости (3.18) определяем значение :

.

3.5.2 Технологическое усилие вытяжки

Усилие вытяжки:

; (3.20)

где – коэффициенты вытяжки;

– диаметр заговки, получаемый при вытяжке, мм;

– предел прочности штампуемого материала при растяжении, мПа.

По зависимости (3.20) определяем значение :

;

Усилие прижима фланца:

; (3.21)

где – удельное усилие прижима, определяемое по [1, таблица 12, с. 248], Н/мм2;

– площадь части заготовки, зажатой между матрицей и прижимным кольцом, мм2.

;

По зависимости (3.20) определяем значение :

;

Суммарное усилие штамповки:

; (3.22)

По зависимости (3.22) определяем значение :

;

Работа деформации, необходимая для вытяжки:

; (3.33)

где – глубина вытяжки, или рабочий ход пуансона, на протяжении которого действует , мм.

По зависимости (3.33) определяем значение :

.

3.5.3 Технологическое усилие калибровки

Усилие калибровки, в данном случае, можно не расчитывать, так как калибровка выполняется без правки и усилие невелико.

3.5.4 Технологическое усилие отбортовки

; (3.34)

где – предел прочности штампуемого материала при растяжении, мПа.

По зависимости (3.34) определяем значение :

.

3.5.5 Технологическое усилие обрезки фланца

Усилие вырубки:

; (3.35)

где – периметр контура обрезки, мм.

Периметр контура обрезки:

; (3.36)

По зависимости (3.36) определяем значение :

;

По зависимости (3.35) определяем значение :

3.5.6 Технологическое усилие пробивки отверстия в дне.

(3.37)

Периметр контура пробивки:

; (3.38)

По зависимости 3.38 определяем значение L:

По зависимости 3.37 определяем значение :

Технологическое усилие пробивки 12 отверстий на дне определяем по формуле:

; (3.39)

Периметр контура пробивки:

; (3.40)

По зависимости 3.40 определяем значение L:

По зависимости 3.39 определяем значение ;

.

3.6 Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы при вырубке

При раздельном изготовлении пуансона и матрицы, когда они обрабатываются до окончательных размеров без взаимного согласования, их исполнительные размеры рассчитывают по формулам, приведенным в [1, таблица 12, с. 62]:

; (3.41)

где – абсолютное значение поля допусков определяем по [1, таблица 15, с. 73], , что соответствует H5 квалитету;

– номинальный размер изделия.

По зависимости (3.41) определяем значение :

;

Эскиз матрицы приведен на рис 3.9

Рисунок 3.9 – Эскиз матрицы

Тяжело нагруженные матрицы следует проверять на прочность специальным расчетом, основанным на определении напряжений, возникающих в опасном сечении. Опасным является сечение, проходящее через узкие щелевые отверстия, острые углы и др. Например, при вырубке квадратного контура опасным является сечение, проходящее через противоположные углы и диагонали квадрата. При расчете можно исходить из того, что сила, распирающая матрицу в опасном сечении, составляет не менее 40% технологического усилия. Проверку выполняют по формуле:

; (3.42)

где – допускаемое напряжение на разрыв (для сталей У8А, У10А в закаленном состоянии мПа);

Р – технологическое усилие, Н;

F – площадь опасного сечения, мм2.

По зависимости (3.42) определяем значение :

.

Определяем исполнительные размеры пуансона:

; (3.43)

где – номинальный размер изделия, мм;

– абсолютное значение поля допусков определяем по [1, таблица 15, с. 73], , что соответствует h5 квалитету;

– двусторонний нормальный зазор между матрицей и пуансоном при штамповке металлов и их сплавов в штампах с металлическими рабочими деталями определяем по [1, таблица 14, с. 67], .

По зависимости (1.55) определяем значение :

;

Поля допусков размеров пуансона и матрицы подбирают таким образом, чтобы соблюдалось условие

; (3.44)

где – допуск на двусторонние нормальные зазоры между матрицей и пуансоном, .

По зависимости (3.44) определяем значение равенства:

;

При этом поля каждого из допусков и могут устанавливаться произвольно или по ГОСТ 26347-82. Для последнего случая можно воспользоваться данными [1, таблица 15, с. 73] которые подобраны таким образом, что обеспечивается условие

;

Пуансоны следует проверять на смятие опорной поверхностью головки пуансона поверхности плиты. Напряжение смятия (мПа) поверхности головки вычисляют по формуле:

; (3.45)

где – технологическое усилие, воспринимаемое пуансоном, Н;

– площадь поверхности его головки, мм2.

Площадь поверхности головки пуансона:

; (3.46)

По зависимости (3.46) определяем значение :

;

По зависимости (3.45) определяем значение :

;

Так как мПа, то пуансон не следует упирать головкой в стальную закаленную прокладку.

3.7 Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы при вытяжке

Исполнительные диаметральные размеры пуансона и матрицы. Допуски на изделия при многооперациониой вытяжке учитываются только на конечных операциях. Исполнительные размеры рабочих деталей на промежуточных операциях устанавливают в соответствии с расчетными размерами, а на конечных операциях их устанавливают с учетом допусков на изделия.

Если допуск на размер изделия задан по его внутреннему размеру то вначале определяем диаметр рабочей части пуансона по формуле [1, с. 287]

; (3.46)

где – номинальный размер изделия, мм;

– предельное отклонение на размер пуансона, которое выбираем

по [1, таблица 13, с. 64], , что соответствует h5 квалитету.

По зависимости (3.46) определяем значение :

;

Эскиз пуансона приведен на рис 3.10:

Рисунок 3.10 – Эскиз пуансона

Пуансоны следует проверять на смятие опорной поверхностью головки пуансона поверхности плиты. Напряжение смятия (мПа) поверхности головки вычисляют по формуле:

(3.47)

где – технологическое усилие, воспринимаемое пуансоном, Н;

– площадь поверхности его головки, мм2.

Площадь поверхности головки пуансона:

; (3.48)

По зависимости (3.48) определяем значение :

;

По зависимости (3.47) определяем значение :

.

Так как мПа, то пуансон не следует упирать головкой в стальную закаленную прокладку.

Определяем исполнительные размеры матрицы по формуле [1, с. 287]:

; (3.49)

где – предельные отклонения на размер матрицы выбираем по

[1, таблица 13, с. 64], , что соответствует H6 квалитету;

– зазор при вытяжке круглых деталей без утонения материала.

На основании экспериментальных данных установлено, что среднее значение зазора должно составлять при вытяжке из мягкой стали для первой операции

(3.50)

По зависимости (3.50) определяем значение :

.

3.8 Описание работы штампа

Заготовка вручную кладется на нижнюю половину штампа и центруется по пуансону 12. При ходе ползуна вниз, осуществляется калибровка заготовки в матрице 44, закрепленной по посадке с натягом в обойме 10. Обойма в свою очередь крепится к верхней плите штампа с помощью штифтов 33 и винтов 26. Силы упругости, возникающие в металле заготовки в процессе вытяжки, способствуют увеличению диаметра вытянутого изделия, вследствие чего оно может оставаться в матрице. При движении ползуна вверх заготовка выталкивается из матрицы выталкивателем 7, который приводится в движении через штифты 14 толкателем 20.

Если изделие остается на пуансоне, то его съем производится буфером 45, который соединен с маркетами пресса, через толкатели 25. Далее заготовка передается рабочим на транспортер для перемещения на следующую операцию.

Технологический процесс изготовления детали «пластина»

3.11 Исходные данные

Эскиз детали «Пластина» представлен на рисунке 3.20.

Рисунок 3.20 – Эскиз детали «Пластина»

3.12 Расчет раскроя материала

Экономичность раскроя в значительной степени зависит от правильной величины перемычек. Основное их назначение – компенсировать погрешность подачи материала и фиксации его в штампе с тем, чтобы обеспечить полную вырезку детали по всему контуру. Схема раскроя полосы приведена на рисунке 3.21.

Рисунок 3.21 – Схема раскроя полосы

a=1.2 мм; b=1.2 мм.

Определение ширины полосы:

В’ = В + 2b +2Ш, (3.70)

где Ш = 0,3 мм – односторонний допуск на ширину полосы.

Подставив в формулу 3.70 необходимые значения получим:

В’мм.

Рисунок 3.22 – Схема раскроя листа

Принимаем следующие размеры

В = 500 мм, L = 1000 мм.

Сталь листовая холоднокатаная по ГОСТ 19904.

Определяем количество полос, получаемых из одного листа:

n = , (3.71)

подставив в формулу 3.71 необходимые значения получим:

n = = 7 шт.

Количество деталей из полосы определим по следующей зависимости:

n = , (3.72)

где T = A + a = 35 + 1,2 = 36,2 мм – шаг подачи полосы.

Подставив в формулу 3.72 необходимые значения получим:

n = = 27 шт.

Количество деталей из листа определяем по следующей формуле:

m = nn, (3.73)

подставив в формулу 3.73 необходимые значения получим:

m шт.

Определим коэффициент использования металла по следующей формуле:

КИМ = , (3.74)

где f = 2098,43 мм – площадь детали.

Подставив в формулу 3.74 необходимые значения получим:

КИМ = .

3.13 Определение технологического усилия штамповки

Усилие вырубки детали определяется по следующей формуле:

F = , (3.75)

где = 320 MПа – сопротивление срезу материала

s = 1,8 мм = 0,0018 м – толщина материала

= 191.2 мм = 0,1912 м – длина отделяемого контура

k = 1,3 – коэффициент учитывающий притупление рабочих кромок инструмента

Подставив в формулу 3.75 необходимые значения получим:

F = kH

Усилие пробивки отверстия определяем по следующей формуле:

F = , (3.76)

где = 2·2= 62,84 мм – длина пробиваемого контура

Подставив в формулу 3.76 необходимые значения получим:

F = kH

Усиление проталкивания отхода в матрицу при вырубке детали определяем по следующей формуле:

, (3.77)

где – количество деталей, находящихся в шейке матрицы

= , (3.78)

где h – высота шейки матрицы; при s = 4.5 мм, h = 15 мм

Подставив в формулу 3.78 необходимые значения получим:

= .

Подставив в формулу 2.8 необходимые значения получим:

кH

Усилие проталкивания отхода в матрицу при пробивке отверстия определяем по следующей формуле:

, (3.79)

подставив в формулу 3.79 необходимые значения получим:

кH.

Усилие снятие полосы с пуансона определяем по следующей формуле:

, (3.80)

где – коэффициент снятия при работе на последовательном типе штампа

Подставив в формулу 3.80 необходимые значения получим:

kH

Общее технологическое усилие определяем по следующей формуле:

, (3.81)

подставив в формулу 3.81 необходимые значения получим:

kH

3.14 Определение исполнительных размеров рабочих инструментов штампа

Расчет инструментов для вырубки

Допуск на деталь обозначаем через , мм. Допуск на матрицу устанавливаем в плюс от номинала численно равным 25% от допуска на деталь [7].

Определим припуск на износ инструмента , мм

Тогда соответствующие размеры матрицы будут равны

Пуансон пригнать по матрице с зазором zmin = 0,2 мм.

Расчет инструментов для пробивки отверстия

В зависимости от толщины пробиваемого материала выбираем зазоры(мм)

zmin = 0.20,

zmin = 0.28,

Из этих соотношений определяем допуски на износ матрицы и пуансона (мм) будут равны [7]

Тогда

.

Размеры пуансона составят (мм)

Соответственно размеры матрицы (мм)

3.15 Схема штампа и описание его работы

Схема штампа показана на рисунке 2.3 [8]

Рисунок 3.22 – Схема штампа для пробивки и вырубки детали пластина

1- Матрица;

2- Пуансон вырубной;

3- Пуансон пробивной;

4- Съемник;

5- Пуансонодержатель;

6- Плита защитная;

7- Плита нижняя;

8- Плита верхняя;

9- Колонка направляющая;

10- Втулка направляющая;

11- Винт крепежный;

12- Пружина съемника;

13- Штифт крепежный;

14- Пробка защитная;

15- Упор разовый;

16 – Пружина.

Описание работы штампа:

Лента, из которой производится штамповка подается до разового упора (п. 15), после чего производится первый ход пресса. Разовый упор уходит вниз, тем самым дает возможность для дальнейшего продвижения ленты. Вырубка и пробивка производятся одновременно тремя пуансонами – одним вырубным 2 и двумя пробивными 3. За один ход пресса в данном штампе получается одна готовая деталь. Конструктивно штамп имеет две направляющие колонки и втулки с задним расположением 9,10. Штамп оснащен пружинным съемником, предназначеным для снятия ленты с пуансона после выполнения технологической операции 4.

Выводы

В дипломном проекте спроектирован листоштамповочный цех для изготовления деталей мотоцикла ЗИМ-350 производительностью 250000 машино-комплектов в год. Было посчитано необходимое количество основного технологического оборудования. В ходе проекта определили необходимые площади ремонтных и складских помещений.

Разработан технологические процессы изготовления деталей «Обод» и «Планка». Была разработана конструкция штампа для калибровки. Сконструирован штамп последовательного действия для вырубки-пробивки заготовки. Выбран оптимальный вид раскроя полосы с отходом, при котором обеспечивается изготовление детали с необходимой точностью.

Перечень источников

1. Норицин И.А. Проектирование кузнечных и холодноштамповочных цехов и заводов. – М: Вища школа, 1977.

2. Сербинович П.Н., Орловский Б.А., Абрамов В.К. Архитектурное проектирование промышленных зданий – М: Стройиздат 1977.

3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. – Л: Машинобудування, 1979.

4. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. – Л: Машинобудування, 1980.

5. Закон України «Про охорону праці» – Введений 21.11.2002.

6. Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища». – Введений 01.07.91.

7. ГОСТ 12.0.003-74* ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. – Введенный 01.01.76. Измененный в 1978 г.

8. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – Введенный 01.01.89.

9. СНиП 2.04.05. – 91 Строительные нормы и правила. Отопление. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – М: Стройиздат 1992. – 110 с.

10. ДБН В.2.5-28-2006. Будівельні норми і правила. Природне і штучне освітлення. Норми проектування. 2006 г.

11. Методические указания к лабораторной работе по охране труда «Исследование освещенности производственніх помещений естественнім светом» для студентов всех специальностей / Сост. Л.Г. Касаткина.-Харьков: ХПИ., 1986. – 20 с.

12. ГОСТ 12.1.003-89* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. – Введенный 01.07.90.

13. ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация. – Введенный 01.07.81.

14. ГОСТ 12.4.051-78 ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические требования и методы испытаний. – Введенный 01.01.79.

15. ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования. – Введенный 01.07.91.

16. ГОСТ 12.4.046-87 ССБТ. Методы и средства вибрационной защиты. – Введенный 01.07.79.

17. СНиП 2.09.04-87. Строительные нормы и правила. Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий. Нормы проектирования. – М: Стройиздат 1998.

18. СНиП 2.04.02-85. Строительные нормы и правила. Внутренний водопровод и канализация. Нормы проектирования. – М: Стройиздат 1986.-56 с.

19. СНиП II-32-74. Строительные нормы и правила. Канализация внешней сети и сооружения. – М: Стройиздат 1975. – 48 с.

20. ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности. – Введенный 01.01.90.

21. ГОСТ 12.2.007-75* ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности. – Введенный 01.07.79. Измененный 1988.

22. ПУЭ-87. Правила устройства электроустановок. – М: Энергоатомиздат. 1988-648 с.

23. ГОСТ 12.1.019-79* ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты. – Введенный 01.07.87. Измененный 1986.

24. ГОСТ 12.1.030-81* ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. – Введенный 01.07.82. Измененный 1987.

25. НАПБ Б 07.005-86 (ОНТП 24-86). Нормативний акт пожежноi безпеки. Визначення категорій будівель і споруд по вибухопожежній і пожежної небезпецi. – К.:Будiздат 1987.

26. ДБН В.1.1-7-2002. Державнi будiвельнi норми. Захист вiд пожежi. Пожежна безпека об’єктів будівництва. – Д: 2003 – 41 с.

27. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. – Введен 01.07.92.

28. РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. – М.:Энергоатомиздат, 1988. – 56 с.

29. Закон України «Про охорону атмосферного повітря». – Введений 16.10.92.

30. Правила охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами. – М.: Минздрав СССР, 1975.

31. Плеснецов Ю.А. Энергетический расчет кривошипного оборудования. Научное. пособие. Харьков: НТУ «ХПИ», 2006.

32. Живов Л.И., Овчинников А.Г.; Кузнечно-штамповочное оборудование. Прессы.» – Киев: Вища школа, 1981. – 576 с.

Поделиться статьёй
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в vk
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Валерий Авдеев
Валерий Авдеев
Более 12 лет назад окончил КНИТУ факультет пищевых технологий, специальность «Технология продукции и организация общественного питания». По специальности работаю 10 лет, за это время написал 15 научных статей. Являюсь кандидатом наук. В свободное время подрабатываю в компании «Диплом777», занимаясь написанием курсовых и дипломных работ. Люблю помогать студентам и повышать их уровень осведомленности в своем предмете.

Ещё статьи

Нет времени делать работу? Закажите!
Вид работы
Тема
Email

Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.