Введение
Целью данной работы является разработка технологического процесса производства передней панели устройства, в соответствии с требованиями, указанными в техническом задании.
В настоящее время практически каждое устройство включает в себя переднюю панель, на которой расположены разнообразные поясняющие надписи, переключатели, индикаторы и пр.
Передняя панель служит для управления устройством, а так же для защиты внутренних частей устройства, являющихся в большинстве случаев хрупкой вещью, от дестабилизирующих факторов. При всем при этом, передняя панель должна иметь эстетичный вид, и сохранять информативные свойства.
Одной из основных задач, стоящих перед конструктором, работающим в данной области, является разработка техпроцессов, позволяющих производить изделия, удовлетворяющих ТЗ, при минимизации стоимости их производства. В условиях массового производства добиться этого можно с использованием штампов. Следовательно, в задачу конструктора входит так же и разработка соответствующих штампов.
Выбор материалов и обоснование выбора
Рассматриваемая панель не является несущей деталью конструкции. Она не несет силовой нагрузки.
Блок в целом должен иметь минимальный вес для удобства его использования. Поэтому применение сплавов, обладающих большим удельным весом не предпочтительно.
Также при выборе материала следует учитывать метод изготовления панели. В нашем случае это метод холодной штамповки. Поэтому выбираемый материал должен быть пластичным, хорошо поддаваться механической обработке.
Учитывая все вышеперечисленные требования, для изготовления панели выберем листовой материал сталь ст3кп.
Характеристики материала сталь ст3кп приведены в таблице ниже:
|
Марка: |
Ст3кп |
|
|
Классификация: |
Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества |
|
|
Дополнение: |
По ГОСТ 27772-88 сталь Ст3кп2 соответствует стали для строительных конструкций С235 |
|
|
Применение: |
Для малонагруженных элементов сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при температуре от -40 до 400 град, фасонные профили для вагонов, арматура класса А-I(А240) |
Анализ конструкции детали с точки зрения её технологичности
Анализ детали на технологичность проводится для выбора оптимального, с точки зрения её производства, технологического процесса. При анализе учитываются три фактора:
Технологический фактор учитывает то обстоятельство, что для обеспечения заданной точности необходимо применять наиболее точное оборудование.
Экономический фактор учитывает то обстоятельство, что для производства данного изделия необходимо использовать наиболее дешёвое оборудование и материал, а также то, чтобы изготавливаемое изделие имело как можно меньшую себестоимость.
Программа выпуска также учитывается при составлении технологического процесса. При большой программе выпуска можно применять сложное специальное оборудование, так как оно окупается в процессе производства. При единичном производстве, как правило, используется универсальное оборудование. То есть программа выпуска накладывает свои отпечатки на технологический процесс.
Анализ на технологичность проводится до написания технического процесса совместно с технологом. Это делается для того, чтобы ещё на этапе проектирования выявить нетехнологичные операции и по возможности заменить их наиболее технологичными (если это возможно).
Получение отверстий методами фрезерования и сверления требует больших временных затрат, привлечение рабочих высокой квалификации, а следовательно приводит к большей стоимости изделия. Таким образом, изготовление панели указанными методами является нетехнологичным. Для повышения технологичности детали для получения отверстий следует применять метод холодной штамповки.
Возможность изготовления детали методом холодной штамповки
Необходимо оценить возможность пробивки отверстий в детали.
Рис. 4. Передняя панель
На рисунке 4 показана передняя панель блока коммутации с обозначением позициями 1-5 типоразмеров пробиваемых отверстий и минимальных расстояний между ними.
Наименьшие диаметры отверстий (диаметр, ширина), пробиваемых в штампах без специальных направляющих устройств для пуансонов (в долях толщины материала) показаны в таблице 8.
По таблице 8 определяем минимальные размеры отверстий для стали ст3 – средней твёрдости:
Круглое:
Квадратных отверстий нет.
Прямоугольное:
Овальное:
Диаметры всех отверстий детали больше минимальных, следовательно это означает, что их возможно изготовить методом холодной штамповки.
Далее необходимо оценить расстояние между отверстиями и между краями отверстий и краями детали.
Наименьшее расстояние между отверстиями и между краями отверстий и краями детали показано в таблице 9. Рисунок 5 поясняет столбцы таблицы 9.
Рис. 5
По таблице 9 рассчитаем минимальное расстояние между отверстиями:
И минимальное расстояние между краем отверстия и краем детали:
Все расстояния между отверстиями и между краями отверстий и краями детали больше минимальных, что означает возможность пробивки отверстий данной конфигурации.
Выбор метода изготовления
Проведя анализ конструкции с точки зрения технологичности, было установлено, что данная передняя панель будет изготавливаться методом холодной штамповки с применением операций сверления для получения отверстий под нарезание резьбы.
Холодная штамповка – это один из видов обработки металлов давлением, при котором металл деформируется пластически в холодном состоянии. В зависимости от вида исходного материала и типа изделия холодная штамповка может быть листовой или объемной.
Листовая штамповка применяется для изготовления деталей из листового материала, например деталей автомобилей (крыша, крыло, колпаки и др.), самолетов, вагонов, химических аппаратов, электроприборов, многих бытовых изделий (бидоны, ложки, каст рюли и т. п.).
По сравнению с горячей штамповкой холодная имеет ряд пре имуществ: нет операции нагрева металла, поверхностный слой металла не окисляется (не образуется окалина), изделия получаются более точными по размерам и с меньшей шероховатостью поверхности.
По сравнению с обработкой резанием холодная штамповка позволяет сократить расход металла, так как металл не отделяется в стружку, уменьшить трудоемкость изготовления изделий и повысить производительность труда. Одновременно холодная обработка давлением обеспечивает упрочнение обрабатываемого металла, что позволяет делать детали более легкими, менее металлоемкими и более износостойкими. Эти же преимущества позволяют заменять литые детали штампованными. Кроме этого, преимущества холодной штамповки по сравнению с литьем заключаются в том, что холодноштампованные изделия почти не требуют последующей обработки резанием, в то время как литые детали подвергаются значительной обработке резанием.
При штамповке заготовки, полуфабрикаты, детали получают в результате пластического деформирования или разделения исходного материала в специальных инструментах – штампах. Штампы устанавливают на прессах.
К основным операциям листовой штамповки относятся: разделительные (отрезка, разрезка, вырубка, пробивка и др.) и формоизменяющие (гибка, вытяжка, отбортовка, правка, закатка и др.). Основными операциями холодной объемной штамповки являются: разделительные (отрезка, пробивка) и формоизменяющие (осадка, высадка, выдавливание, калибровка, чеканка и некоторые др.). Кроме того, холодная штамповка применяется и для сборки.
Листовая и объемная холодная штамповка осуществляется главным образом на механических и гидравлических прессах. Из механических прессов наиболее широко применяют кривошипные. Помимо прессов, для штамповки некоторых изделий используют иные машины и устройства (для ротационной вытяжки, импульсной штамповки и др.). В качестве исходного материала для листовой штамповки применяют листы или ленты, а для объемной штамповки – главным образом прутки различного сечения. Материал для штамповки, поступающий в штамповочные цехи, перед обработкой в ряде случаев подвергается специальной подготовке – правке, отжигу, обезжириванию, травлению, промывке, сушке, дрессировке.
Изготовление штампованных изделий предусматривает выполнение ряда технологических операций (например, резка, вырубка, вытяжка, обрезка). Последовательность выполнения этих операций регламентируется технологическим процессом, который разрабатывается технологом цеха или завода. Технологический процесс может предусматривать: специальные операции по подготовке материала к штамповке, штамповочные операции (разделительные, формоизменяющие, сборочные), контрольные операции, предусматривающие проверку качества изделия, и отделочные операции.
Контрольные операции могут быть: промежуточные – проверка качества полуфабриката после каждой операции и окончательные – проверка качества изделия.
К отделочным операциям относятся операции по зачистке, полированию, окраске или нанесению декоративно-защитных покрытий.
Изготовление деталей холодной штамповкой находит широкое применение ввиду очень высокой производительности и достаточной точности процесса. Оборудованием при холодной штамповке являются прессы – эксцентриковые, гидравлические, электромагнитные, фрикционные.
Специальной технологической оснасткой являются устанавливаемые на прессы штампы.
Исходным материалом при изготовлении деталей холодной штамповкой являются листы и ленты различной толщины, чаще всего 0,05 – 5 мм. Перед штамповкой листы разрезаются на полосы нужной ширины на гильотинных ножницах, ленты – на роликовых ножницах. Плоские детали изготовляют штампами для вырубки наружного контура и пробивки отверстий. При больших программах выпуска применяют комбинированные штампы последовательного или совмещенного действия, которые за один ход ползуна пресса осуществляют обе эти операции.
При разработке техпроцесса учитывают, что при вырубке и пробивке получается точность 12 – 13 квалитета, а шероховатость поверхности среза – 1 – 3 класса. При необходимости получать более высокую точность и чистоту поверхности деталь штампуют с припуском на механическую обработку – фрезерование, шлифование, развертывание отверстий. Отверстия под нарезание резьбы обычно получают сверлением. Точные отверстия в закаленных деталях также обычно получают сверлением и развертыванием с притиркой или шлифованием их после закалки. Следует также учитывать, что при пробивке отверстий малых размеров могут происходить поломки пуансонов. Такие отверстия также получают сверлением.
Расчёт операции гибки
Расчёт ширины заготовки, с учётом гибки.
Сначала необходимо выбрать радиус гибки исходя из материала и его толщины. В данном случае материалом служит сталь ст3 толщиной . Выбор радиуса гибки необходимо проводить с учётом минимально радиуса гибки для данного материала с данной толщиной по таблицам минимальных радиусов гибки. Для стали ст3 минимальные радиусы гибки приведены в таблице 1:
Как видно из таблицы 1 для стали ст3 толщиной минимальный радиус гибки, равен
Выберем радиус гибки 1,5 мм.
При гибке слои металла, расположенные на внешней стороне угла гибки, растягиваются, а на внутренней – сжимаются. Между ними расположен нейтральный слой, не испытывающий деформаций и сохраняющий при гибке свои размеры. Поэтому для определения размеров плоской заготовки, которую нужно взять, чтобы после гибки получить деталь заданного размера, необходимо сложить длины всех прямоугольных участков изогнутой детали и длину нейтрального слоя в изогнутом участке. Для данной детали (см. рис. 1), длина плоской заготовки должна быть:
Рис. 1.
где: – длина нейтрального слоя;
X определяется по таблице 2, где для данного случая равно:
Учитывая коэффициент получаем .
Окончательно получается:
.;
Расчёт усилия гибки и выбор пресса
При свободной гибке требуемое усилие определяют по формуле:
где: сумма длин линий сгиба, которые обеспечиваются за одну операцию, мм;
коэффициент, зависящий от отношения ;
предел прочности штампуемого материала, МПа.
Если гибка осуществляется с прижимом, то усилие прижима:
и соответственно общее усилие:
В данном случае:
Учитывая, что применяется гибка с прижимом, окончательно получаем:
Усилие пресса следует выбирать больше необходимого усилия гибки на , следовательно:
При выборе пресса руководствуемся необходимым усилием, размерами стола пресса, допускающими установку штампа и ходом ползуна, необходимого для гибки.
Окончательно выбираем: Пресс гидравлический вытяжной НVС-2-100.
Характеристики пресса представлены в перечне оборудования.
Расчёт операции вырубки
Вырубкой получается наружный контур детали, поэтому при расчёте раскроя материала необходимо учесть зазоры на вырубку деталей из полосы.
Норма расхода материала.
Исходным материалом при холодной штамповке в данной работе являются листы, разрезаемые на полосы нужной ширины, из которых производится вырубка деталей. При определении ширины полосы нужно исходить из того, что для получения качественной детали между деталями в полосе между деталью и краем полосы должны быть достаточной величины перемычки.
Размеры вырубаемой детали (см. рис.2), с учетом перемычек шаг вырубки должен быть: .
А ширина полосы :
.
Рис. 2. Раскрой листа.
Минимальные размеры рекомендуемых перемычек в зависимости от толщины материала для деталей простой конфигурации приведены в таблице 3.
В таблице 3 представлены минимальные величины перемычек в зависимости от толщины материала.
Выберем величину перемычек .
Исходные данные:
Размеры вырубаемой детали:
Размеры листа (длина, ширина, толщина):
Тогда получаем:
Учитывая возможное уменьшение величины полосы за счет допуска на ее изготовление, а также, учитывая возможное смещение полосы относительно матрицы и пуансона за счет зазоров между полосой и ее направляющими, номинальную ширину полосы увеличим по сравнению с минимальной.
Примем зазор между направляющими и полосой , допуск на ширину полосы по 14 квалитету .
Тогда номинальная ширина полосы:
По найденному шагу вырубки и по длине листа определим – количество деталей, получающиеся из полосы:
По найденной ширине полосы найдем число полос , получающихся из листа:
После чего определим число деталей из листа:
Определим вес листа по его объему и удельному весу:
Окончательно найдем норму расхода материала:
кг.
Рис. 3. Раскрой листа на заготовки
Расчёт усилия вырубки
В процессе вырубки листового материала возникает сложное неоднородное силовое поле, сконцентрированное вблизи режущих кромок пуансона и матрицы. Но, ввиду сложности и неоднородности силового поля при вырубке/пробивке в технологических расчётах применяется условная технологическая величина – сопротивление срезу ()
;
где: глубина вдавливания.
Существует также более простой способ вычисления, так как нет необходимости прибегать к :
где: m – коэффициент, зависящий от относительного зазора . При оптимальной величине зазора коэффициент .
Для упрощения расчёта усилий можно использовать усреднённые значения из таблицы 4.
Вычисляя коэффициент получаем:
Что означает – средняя деталь по таблице 4.
Расчётное усилие среза вычисляется по следующей формуле:
Полное усилие вырубки/пробивки обычно учитывает поправку на неоднородность материала и затупление режущих кромок введением поправочного коэффициента
Усилие пресса берется больше расчетного усилия вырубки, учитывая дополнительное усилие , затрачиваемое на сжатие резины или пружины съемника, снимающего полосу с пуансона.
,
где: – усилие вырубки,
– коэффициент, определяемый в зависимости от типа штампа и толщины материала (см. таблицу 5).
По таблице 5 коэффициент выбираем .
Окончательно получаем формулу для расчёта усилия однопуансонной вырубки:
.
Расчёт размеров матрицы и пуансона для вырубки
передняя панель штамповка
При вырубке размеры вырубаемой детали получаются равными размерам матрицы. Так как матрица в процессе эксплуатации изнашивается, размер отверстия в матрице постепенно увеличивается, вследствие чего постепенно увеличиваются и размеры получаемых на штампе деталей, поэтому при изготовлении штампа размеры матрицы выбирают по наименьшему размеру детали:
,
где: – размер отверстия в матрице;
– минимальный размер детали в пределах поля допуска;
– допуск на изготовление матрицы.
Если деталь изготовлена по размеру , то минимальный размер детали:
.
.
Так как между пуансоном и матрицей всегда должен быть некоторый минимальный зазор , то размеры пуансона определяются по формуле:
.
Рекомендуемые величины двусторонних зазоров , в зависимости от толщины материала приведены в таблице 6.
При изготовлении передней панели в рамках данной курсовой работы в качестве материала используется лист толщиной 1,5 мм, что означает (по таблице 6) – наименьший двухсторонний зазор равен 0,10 мм.
Рекомендуемые допуски на изготовление круглых взаимозаменяемых вырубных и пробивных пуансонов и матриц приведены в таблице 7.
Вырубаемая деталь имеет следующие размеры:
Окончательно получаем размеры пуансона и отверстия в матрице для вырубки:
Размеры пуансона и отверстия в матрице по длине заготовки:
Размеры пуансона и отверстия в матрице по ширине заготовки:
Расчёт операции пробивки
Расчёт усилия пробивки
Расчёт усилия пробивки проходит во многом аналогично расчёту усилия вырубки. Усилие вырубки рассчитывается отдельно для каждой ступени:
Усилие пробивки рассчитывается по формуле:
где: в данном случае сумма периметров пробиваемых отверстий.
Полное усилие вырубки/пробивки обычно учитывает поправку на неоднородность материала и затупление режущих кромок введением поправочного коэффициента
Также необходимо учесть дополнительное усилие , затрачиваемое на сжатие резины или пружины съемника, снимающего полосу с пуансона.
,
По таблице 5 коэффициент выбираем для многопуансонной пробивки.
Окончательно получаем:
.
Так как для изготовления детали выбран штамп последовательного действия, то общее усилие давления штампа должно складываться из усилия вырубки детали и усилия пробивки отверстий в детали. Для минимизации мощности пресса пуансон вырубки необходимо разместить на верхней ступени пробивки, что будет означать вырубку детали вместе с пробивкой отверстий типоразмера 2 на рисунке 4.
В соответствии с этим необходимое усилие равно:
Выбор пресса
Получив окончательно необходимое усилие для пробивки и вырубки детали в штампе последовательного действия, теперь необходимо выбрать пресс для осуществления данной операции. Учитывая необходим пресс с усилием не менее .
При выборе пресса руководствуемся необходимым усилием, размерами стола пресса, допускающими установку штампа и ходом ползуна, необходимого для штамповки.
Окончательно выбираем: Пресс однокривошипный простого действия открытый КД2128 (усилием до 63 тс).
Характеристики пресса представлены в перечне оборудования.
Расчёт размеров матрицы и пуансонов для пробивки отверстий
При пробивке размеры отверстия получаются равными размерам пуансона. Т.к. в процессе эксплуатации штампа размеры пуансона вследствие износа постепенно уменьшаются, то в целях получения наивысшей стойкости штампа пуансон получают по наибольшему в пределах поля отверстию по формуле:
,
где – размер пуансона,
– допуск на изготовление пуансона,
– максимальный размер отверстия в пределах поля допуска.
Если отверстие задано размером , то максимальный размер отверстия и размер пуансона .
Так как между матрицей и пуансоном необходимо во всех случаях иметь некоторый минимальный зазор , то размеры матрицы при ее изготовлении определяются формулой:
.
Для расчёта размеров отверстий в матрице и пуансонов для пробивки отверстий необходимы следующие данные:
Рекомендуемая величина двустороннего зазора: .
Рекомендуемый допуск на изготовление круглых взаимозаменяемых вырубных и пробивных пуансонов:
Рекомендуемый допуск на изготовление круглых взаимозаменяемых вырубных и пробивных матриц:
Представленные выше данные взяты из пункта «Расчёт размеров матрицы и пуансона для вырубки» расчётно-пояснительной записки из таблиц 6 и 7.
Рис. 6. Отверстие фигурное.
Отверстие типоразмера 1 на рис. 4.
Фигурное отверстие представлено на рис. 6.
Размеры пуансона и отверстия в матрице по радиусу отверстия:
Размеры пуансона и отверстия в матрице по длине отверстия:
Размеры пуансона и отверстия в матрице по ширине отверстия:
Отверстие типоразмера 2 на рис. 4.
Круглое отверстие
Размеры пуансона и отверстия в матрице по диаметру отверстия:
Отверстие типоразмера 3 на рис. 4.
Круглое отверстие
Размеры пуансона и отверстия в матрице по диаметру отверстия:
Отверстие типоразмера 4 на рис. 4.
Прямоугольное отверстие .
Размеры пуансона и отверстия в матрице по длине отверстия:
Размеры пуансона и отверстия в матрице по ширине отверстия:
Отверстие типоразмера 5 на рис. 4.
Фигурное отверстие представлено на рис. 7.
Рис. 7. Фигурное отверстие
Размеры пуансона и отверстия в матрице по диаметру отверстия:
Размеры пуансона и отверстия в матрице по ширине отверстия:
Расчёт параметров матрицы
Для конструирования матрицы необходимо рассчитать следующие параметры:
Размеры матрицы;
Число и диаметр крепёжных винтов и штифтов;
Форму рабочих и провальных отверстий.
Размеры матрицы.
Расчёт размеров матрицы состоит из подбора габаритных размеров матрицы ориентировочно по ГОСТ 15861 – 81 и расчёта толщины матрицы.
Рабочее поле разрабатываемой матрицы состоит из двух рабочих полей – для вырубки контура детали и для пробивки отверстий, при этом примем, что размеры рабочих полей в обоих случаях одинаковы.
Тогда, согласно ГОСТ 15861 – 81, для рабочего поля размером не более матрица должна быть не менее .
Окончательно выбираем матрицу
Толщина матрицы определяется из следующей зависимости, мм:
,
Где коэффициент определяется по справочнику и при :
Далее необходимо проверить достаточность толщины матрицы по эмпирической формуле:
где: требуемое технологическое усилие штамповки,
Округлим большее значение до ближайшего большего числа из следующего ряда чисел: 8, 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80.
Таким образом, толщина матрицы равна: .
Число и диаметр крепёжных винтов и штифтов
Число и диаметр отверстий винтов и штифтов для крепления матрицы определяется исходя из наибольшего габаритного размера матрицы и усилия, воспринимаемого матрицей по таблицам 10 и 11.
Рис. 8
По таблицам 10 и 11 определяем диаметры винтов и штифтов: М12, 10; а также минимальное расстояние между краем матрицы и отверстиями, и между отверстиями: 15 мм, 20 мм.
Расчет толщины резинового буфера в штампе последовательного действия
Толщина резиновой прокладки (буфера) определяется из формулы:
,
Где: , при относительном сжатии буфера на 30%
– наибольшее допускаемое сжатие резинового буфера
Где – рабочий ход буфера
– требуемое предварительное сжатие буфера.
Где – предельное значение усилия, наименьшее
– предельное значение усилия, наибольшее
Где – удельное усилие, для
Рабочий ход буфера должен несколько превышать толщину штампуемого материала и составит . Определим усилия, которые должен обеспечивать буфер в начале и в конце хода, при и соответственно:
Таким образом, толщина резиновой прокладки (буфера) будет равна:
Описание штампа последовательного действия
Штамп последовательного действия фактически представляет из себя два простых штампа: для вырубки наружного контура и пробивки отверстий, собранных в одно целое. Штамп состоит из нижней неподвижной части, прикрепляемой к столу пресса и верхней подвижной части, прикрепляемой к ползуну пресса.
Конструктивной основой нижней неподвижной части штампа является плита нижняя (4), прикрепляемая болтами к неподвижному столу пресса. На нижнюю плиту установлена матрица (1), имеющая отверстие служащее для вырубки наружного контура детали, и отверстия служащие для пробивки в детали отверстий. Матрица ориентируется относительно нижней плиты при помощи штифтов (23) и прикрепляется к ней при помощи болтов (15).
Конструктивной основой верхней подвижной части штампа является плита верхняя (3). В плите установлен хвостовик (25), при помощи которого он прикрепляется к ползуну пресса, от которого и получает движение. Хвостовик зафиксирован штифтом (22). На верхней плите находится пуансонодержатель (13), в котором установлены пуансон (12), служащий для вырубки детали по наружному контуру, и пуансоны (7), (8), (9), (10), (11) предназначенные для пробивки в детали отверстий.
Пуансонодержатель и пуансоны ориентируются относительно верхней плиты при помощи штифтов (24) и прикрепляются к ней при помощи винтов (16). Между пуансонами и верхней плитой находится каленая прокладка (5), воспринимающая при вырубке давление пуансонов и предотвращающая тем самым разбивание пуансонами сырой (незакаленной) верхней плиты. К верхней плите при помощи болтов (17) прикреплен съемник (14). Между съемником и пуансонодержателем находится резиновая прокладка (6).
Верхняя и нижняя части штампа ориентируются и направляются друг относительно друга при помощи втулок (19) и колонок (20).
Полоса, из которой вырубаются детали, вручную подается в штамп и направляется при помощи планки направляющей (2), закреплённой на матрице при помощи винтов (18). При движении подвижной части вниз съемник подходит к полосе и останавливается. При дальнейшем движении подвижной части резина сжимается, пуансоны выдвигаются из съемника, при этом пуансоны (7), (8), (9), (10), (11) производят пробивку отверстий, а пуансон (12), – вырубку наружного контура детали. В крайнем нижнем положении пуансоны на некоторой длине находятся в отверстиях матрицы, а полоса – надета на пуансоны. При подъеме верхней части полоса снимается с пуансонов при помощи съемника (14).
Затем рабочий приподнимает полосу и перемещает ее влево до упора (22).В результате под пуансоном, производящим вырубку наружного контура, оказываются отверстия, полученные при предыдущем ходе подвижной части пуансонами. При движении подвижной части ловитель, установленнй на пуансоне (12), входит в отверстие и окончательно ориентирует полосу относительно кромок матрицы, после чего производится вырубка следующей детали и т. д. Таким образом, заданное расположение отверстий в детали относительно ее наружного контура обеспечивается самим штампом. Базирование же полосы рабочим по упору носит предварительный характер (при входе ловителя в отверстие полоса несколько отходит от упора).
Штампы последовательного действия отличаются высокой производительностью.
Описание штампа гибки
Штамп состоит из нижней неподвижной части, прикрепляемой к столу пресса и верхней подвижной части, прикрепляемой к ползуну пресса.
Конструктивной основой нижней неподвижной части штампа является плита нижняя (6), прикрепляемая болтами к неподвижному столу пресса. На нижнюю плиту установлена матрица (1), имеющая отверстие служащее гибки детали. Матрица ориентируется относительно нижней плиты при помощи штифтов (20) и прикрепляется к ней при помощи болтов (14).
Конструктивной основой верхней подвижной части штампа является плита верхняя (5). В плите установлен хвостовик (21), при помощи которого штамп прикрепляется к ползуну пресса, от которого и получает движение. Хвостовик зафиксирован от проворачивания штифтом (19). На верхней плите находится пуансонодержатель (9), в котором установлен гибочный пуансон (8), служащий для гибки детали.
Пуансонодержатель и пуансон ориентируются относительно верхней плиты при помощи штифтов (20) и прикрепляются к ней при помощи винтов (14). Между пуансонами и верхней плитой находится каленая прокладка (7), воспринимающая при вырубке давление пуансонов и предотвращающая тем самым разбивание пуансонами сырой (незакаленной) верхней плиты. К матрице при помощи болтов (13) прикреплены съемники (10). Между матрицей и нижней плитой находится пластина (3), служащая для обеспечения перемещения упора (12) и толкателей (11).
Верхняя и нижняя части штампа ориентируются и направляются друг относительно друга при помощи втулок (17) и колонок (18).
Заготовка вручную помещается в штамп и устанавливается в необходимом положении при помощи планок (2). При движении подвижной части вниз пуансон подходит к заготовке. При дальнейшем движении подвижной части упор (12) опускается, сдавливая, через толкатели (11) буфер (16). В крайнем нижнем положении пуансон на некоторой длине находятся в отверстии матрицы, а деталь – согнута по линиям сгиба и надета на пуансон. При подъеме верхней части буфер разжимается, толкая через толкатели упор, который выталкивает деталь. Деталь снимается с пуансона при помощи съемника (10).
Затем рабочий вынимает деталь и помещает в штамп следующую заготовку
Схема технологического процесса
Технологический процесс
|
А/Б |
№ операции |
Наименование и содержание операции |
|
|
А |
005 |
Входной контроль |
|
|
Б |
Стол рабочий |
||
|
О |
Получить на складе партию листов стали ст3кп. Погрузить партию листов на транспортер. Доставить транспортер к рабочему столу. Разгрузить транспортер. Контроль 10%. Визуально контролировать листы на наличие дефектов. При наличии дефектов складывать бракованные листы в тару для брака. Годные листы складывать в тару |
||
|
Т |
Транспортер, тара, тара для брака. |
||
|
А |
010 |
Заготовительная |
|
|
Б |
Ножницы гильотинные пневмомеханические НК3418 |
||
|
О |
Извлечь из тары лист и поместить его на рабочий стол гильотины. Отрезать от листа полосы шириной 140-1 Складывать полосы в тару. Поместить отходы в тару для отходов. Повторить п.1.-5 для всей партии листов. |
||
|
Т |
Тара, тара для отходов, перчатки, очки защитные. |
||
|
А |
015 |
Контрольная |
|
|
Б |
Рабочий стол |
||
|
О |
Извлечь полосу из тары и положить на рабочий стол. Контроль 10%. Контролировать размер 140-1 Если размер меньше допустимого, то поместить заготовку тару для брака. Если размеры заготовки больше допустимого, отправить заготовку на слесарный участок для доработки размеров до допустимого. Годную заготовку поместить в тару. |
||
|
Т |
Тара для брака, тара, Линейка – 200мм ГОСТ 427-75 |
||
|
А |
020 |
Штамповка |
|
|
Б |
Пресс однокривошипный простого действия открытый КД2128 |
||
|
О |
Извлечь полосу из тары Установить полосу в штамп последовательного действия по направляющей до ограничивающих упоров. Включить пресс. Провести вырубку контура передней панели, и пробивку всех отверстий. Отложить получившийся контур передней панели в специальную тару. Передвинуть лист вдоль направляющей планки до ограничивающих упоров. Состыковать контур передней панели на котором не пробиты отверстия с листом уложенном в штамп.. Повторить п.4,6. до конца полосы. Повторить п.1 – 8 для оставшихся листов. 10.Извлечь полученные заготовки и поместить в тару |
||
|
Т |
Штамп последовательного действия, тара, тара специальная. |
||
|
А |
025 |
Контрольная |
|
|
Б |
Стол рабочий |
||
|
О |
Извлечь заготовки из тары. Контроль 50%. Контролировать размеры заготовки линейкой. Контролировать прямоугольное отверстие и все фигурные отверстия штангенциркулем. Контролировать круглые отверстия калибрами-пробками. При отклонении размеров от номинального больше допустимого заготовку считать бракованной и поместить в тару для брака. Годные заготовки поместить в тару. |
||
|
Т |
Штангенциркуль ШЦ-III-150-0,01 ГОСТ 166-89, калибры-пробки ГОСТ 14807-69, линейка – 200 ГОСТ 427-75тара для брака, тара. |
||
|
А |
30 |
Гибка |
|
|
Б |
Пресс гидравлический вытяжной НVС-2-100 |
||
|
О |
Подготовить пресс к работе и включить его. Извлечь заготовку из тары и поместить в штамп гибки. Произвести гибку. Извлечь деталь из штампа и поместить в тару для деталей. Повторять пункты 1 – 4. |
||
|
Т |
Тара, тара для деталей, перчатки защитные, штамп гибки. |
||
|
А |
035 |
Контрольная |
|
|
Б |
Стол рабочий |
||
|
О |
Извлечь детали из тары. Контроль 50%. Контролировать размеры отгибов детали линейкой. При отклонении размеров от номинального больше допустимого деталь считать бракованной и поместить в тару для брака. Годные детали поместить в тару. |
||
|
Т |
Линейка – 200 ГОСТ 427-75, тара для брака, тара, перчатки рабочие. |
||
|
А |
040 |
Сверлильная |
|
|
Б |
Радиально-сверлильный станок 2Л53У |
||
|
О |
Подготовить станок к работе. Включить станок. Зажать заготовку в тисках. Накернить заготовку в местах сверления отверстий. Сверлить отверстия в местах кернения. Вынуть заготовку из тисков. Развернуть заготовку и зажать в тиски. Повторить действия 4 – 6. Положить деталь в тару. Повторять действия 3 – 9 для других заготовок. Заменить сверло в станке на метчик М 3 (х0,5). Извлечь заготовку из тары и зажать в тисках. Нарезать резьбу в отверстиях с одной стороны. Вынуть заготовку из тисков. Перевернуть заготовку и зажать в тиски. Повторить 12, 13. Поместить деталь в тару для деталей. Повторять 12 – 17 для других заготовок. |
||
|
Т |
Тиски, керн, молоток, Линейка – 200 ГОСТ 427-75, тара, тара для готовых деталей, защитные перчатки, защитные очки. |
||
|
А |
045 |
Контрольная |
|
|
Б |
Стол рабочий |
||
|
О |
Извлечь детали из тары. Контроль 50%. Контролировать положение просверленных отверстий в детали. При отклонении размеров от номинального больше допустимого деталь считать бракованной и поместить в тару для брака. Контроль 50%. Контролировать точность нарезания резьбы в отверстиях. При отклонении точности нарезания резьбы от номинального значения больше допустимого деталь считать бракованной и поместить в тару для брака. Годные детали поместить в тару. |
||
|
Т |
Линейка – 200 ГОСТ 427-75, тара для брака, тара, перчатки рабочие, винт М3х0,5, перчатки рабочие, набор отвёрток. |
||
|
А |
050 |
Оксидирование |
|
|
Б |
Ванна, электролитическая ванна, вентилируемый термошкаф SMO10. |
||
|
О |
Извлечь заготовки из тары и закрепить на подвесы. Приготовить раствор для обезжиривания. Состав: Каустическая сода 100 г/л. Налить раствор в ванну. Поместить заготовку в ванну. Выдержать согласно режиму. |
||
|
Р |
Температура 355–3650С, выдержка не менее 2–3 мин |
||
|
О |
Приготовить раствор для осветления. Состав: Серная кислота (плотность 1,8 г/см3) – 91 г/л; Азотная кислота (плотность 1,4 г/см3) -6 г/л; Фтористоводородная кислота или ее соли -1 г/л; Налить его в ванну. Извлечь заготовки из ванны для обезжиривания и поместить в ванну для осветления. Выдержать согласно режиму. |
||
|
Р |
Температура 315–3250С, выдержка 1–2 мин |
||
|
О |
Приготовить раствор для оксидирования в хромовых электролитах. Состав: Хромовый ангидрид – 7 г/л; Борная кислота – 9 г/л; Калий-титан щавелевокислый – 43 г/л; Щавелевая кислота – 1г/л; Лимонная кислота – 2 г/л. Налить его в электролитическую ванну. Установить напряжение и плотность тока согласно режиму. Извлечь заготовки из ванны для осветления и поместить в гальваническую ванну. Выдержать согласно режиму. |
||
|
Р |
Температура 355–3650С, анодная плотность тока до 3 А/дм2 с постепенным повышением напряжения от 0 до 120 В с выдержкой 30–40 мин. |
||
|
О |
Извлечь заготовки из гальванической ванны. Снять подвесы. Промыть заготовки проточной водой. Поместить заготовки в сушильный шкаф. Извлечь заготовки из сушильного шкафа и поместить в тару. |
||
|
Т |
Подвесы, тара, перчатки защитные |
||
|
А |
055 |
Эмалирование |
|
|
Б |
Пневматический пистолет-краскораспылитель Metabo FB 2200 HVLP. Вентилируемый термошкаф SMO10 |
||
|
О |
Подготовить грунтовку ВЛ 02: основу грунтовки смешать с кислотным разбавителем в соотношении (по массе) 4:1 и тщательно перемешать не менее 10 минут. После приготовления грунтовку выдержать в течение 30 минут и разбавить растворителем РФГ до рабочей вязкости 16 – 20 с при пневматическом и безвоздушном распылении, 20 – 35 с при нанесении кистью. Извлечь заготовку из тары и поместить на покрасочный стол. Вкрутить в резьбовые отверстия винты М3х0,5. Подготовить к работе распылитель и заправить баллон грунтовкой. Покрыть заготовку грунтовкой. Сушить до высыхания грунтовки. |
||
|
Р |
20 мин., 20?С. |
||
|
О |
Подготовить эмаль серую МЛ-165. Подготовить распылитель для эмали к работе и заправить баллон эмалью. Покрыть заготовку эмалью. Поместить заготовки в сушильный шкаф. |
||
|
Р |
+120?С, 1ч. |
||
|
Извлечь заготовки из сушильного шкафа. выкрутить винты из резьбовых отверстий в заготовке. Поместить в тару. |
|||
|
Т |
Перчатки защитные, фартук, стол рабочий, маска защитная, очки защитные, тара, винты М3х0.5, пассатижи. |
||
|
А |
060 |
Маркировка |
|
|
Б |
Вентилируемый термошкаф SMO10, стол рабочий. |
||
|
О |
Подготовить краску маркировочную. Извлечь заготовки из тары и поместить на рабочий стол. Совместить трафарет с лицевой частью детали. Нанести краску на панель через трафарет кистью. Поместить панель в сушильный шкаф. |
||
|
Р |
+110?С, 20 мин. |
||
|
О |
Извлечь заготовки из сушильного шкафа. Поместить в тару. |
||
|
Т |
Кисть покрасочная, трафарет, перчатки защитные, тара, краска маркировочная. |
||
|
А |
065 |
Лакирование |
|
|
Б |
Стол рабочего Вентилируемый термошкаф SMO10 |
||
|
О |
Извлечь заготовки из тары. Обезжирить. Просушить заготовки. Покрыть заготовки лаком. Поместить заготовки в сушильный шкаф. Сушить заготовки |
||
|
Р |
Температура t = 110 С. |
||
|
О |
Вынуть заготовки из шкафа Поместить заготовки в тару |
||
|
Т |
Тара специальная, пульверизатор, бензин БР-1 ГОСТ 443-76, лак ПФ-170 ГОСТ 15907-70 |
||
|
А |
070 |
Контроль ОТК |
|
|
Б |
Рабочий стол |
||
|
О |
Извлечь детали из тары. Контроль 100% партии. Контролировать внешний вид деталей. Контролировать длину, ширину детали линейкой. Контролировать размеры прямоугольного и фигурных отверстий штангенциркулем. Контролировать диаметры отверстий калибрами-пробками. При несоответствии детали указанным требованиям, признать ее негодной и поместить в тару для брака. На годные детали поставить штамп ОТК. Положить годные детали в тару. |
||
|
Т |
Тара, красная тара, лупа ЛП-2,5х ГОСТ 25706-83, штангенциркуль ШЦ-III-350-0,01 ГОСТ 166-89, калибры-пробки ГОСТ 14807-69, линейка – 500 ГОСТ 427-75, штамп ОТК. |
||
|
А |
075 |
Упаковка |
|
|
Б |
Извлечь детали из тары. Поместить деталь в упаковочную тару, проложив между каждой из них поролоновые прокладки. |
||
|
Т |
Тара |
Перечень используемого оборудования
|
Название |
ГОСТ, ОСТ, ТУ |
Технические характеристики |
|
|
Ножницы гильотинные пневмомеханические |
НК3418 |
Наибольшие размеры разрезаемого материала, (толщина)6,3 мм Наибольшие размеры разрезаемого материала, (ширина)2000 мм Наибольшая длина листа, отрезаемая по заднему упору, 1мм Частота ходов ножа, 50 Наибольшее усилие реза, 175 кН Мощность двигателя главного движения кВт8,87 Габаритные размеры, 2780х1600х1620 мм Масса, кг4250 |
|
|
Пресс гидравлический вытяжной НVС-2-100 |
НVС-2-100 |
||
|
Пресс однокривошипный простого действия открытый КД2128 (усилием до 63 тс) |
Вид климатического исполнения и категория размещения по ГОСТ 15150-69-УХЛ4. |
Пресс однокривошипный открытый простого действия ненаклоняемый предназначен для различных операций холодной штамповки листового материала, в т.ч. вырубки, пробивки, обрезки, гибки, неглубокой вытяжки и других холодноштамповочных операций. Данное оборудование находит широкое применение при любом типе производства, мелкосерийном, серийном, массовом. Пресс может использоваться как самостоятельная технологическая единица оборудования, так и встраиваться в комплексы оборудования, предназначенные для механизации и автоматизации производственных процессов. По универсальности пресс может применяться во всех отраслях народного хозяйства для изготовления самых разнообразных изделий. |
|
|
Вентилируемый термошкаф |
SMO-10 |
Управление: микропроцессорное; Температура нагрева: от 50 до 200°С (по заказу до 300°С); Время нагрева: устанавливается таймером от 1 мин до 99 часов 59 минут; Однородность нагрева: — ±1.5°С при 75°С и полной загрузке; — ±1.5% при 150°С и полной загрузке; Циркуляция воздуха — Вертикальная; — Горизонтальная. Внутренние размеры 1800 x 1400 x 1400 мм Объем 3530 л Число полок 14 |
Заключение
В результате выполнения курсовой работы после выбора метода изготовления (холодная штамповка) был разработан штамп последовательного действия для последовательной пробивки отверстий и вырубки контура детали. Также в результате проведения соответствующих расчетов была разработана технологическая оснастка для штампа: матрица и пуансоны. Так же производятся обоснование выбора данного метода изготовления и выбор исходного материала заготовки.
В результате выполнения данной курсовой работы на практике были закреплены знания, полученные в результате прохождения курса ТПРЭС и летней технологической практики.
Литература
1. В.В. Андреев, В.Г. Барышев, А.А. Столяров, И.В. Чухраев. «Методическое пособие для выполнения курсового проекта и курсовой работы по курсу «Технология производства РЭС», Калуга, КФ МГТУ, 2004, 108с.
2. А.Г. Косилова и Р.К.Мещеряков «Справочник технолога-машиностроителя», Москва, «Машиностроение» 1986, 496с.,
3. В.П. Романовский «Справочник по холодной штамповке», Ленинград, «Машиностроение»,1979,782с., ил.
Приложение 1
Таблицы, применяемые в вычислениях
Таблица 1. Минимальные радиусы гибки различных материалов, выраженные в толщинах материала
|
Материал |
В отожженном или нормализованном состоянии |
В наклёпанном состоянии |
|||
|
Расположение линии сгиба |
|||||
|
поперёк волокон проката |
вдоль волокон проката |
поперёк волокон проката |
вдоль волокон проката |
||
|
ст3 |
Таблица 2. Величины коэффициентов X
|
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
5,0 |
10,0 |
||
|
0,3 |
0,33 |
0,37 |
0,385 |
0,405 |
0,42 |
0,455 |
0,47 |
0,48 |
0,50 |
Таблица 3. Наименьшая величина перемычек в полосе при штамповке
|
Толщина материала в мм |
0,3 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
|
Минимальная величина перемычек и в мм |
1,4 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
Таблица 4. Усреднённые значения
|
Различные случаи вырубки/пробивки |
Усреднённое значение |
|||
|
при |
при |
|||
|
Вырубка |
Крупные детали () Средние детали () Мелкие детали () |
|||
|
Пробивка |
Отверстие |
Таблица 5. Величины коэффициентов
|
Толщина материала, мм |
Коэффициент в зависимости от типа штампа |
|||
|
Однопуансонного вырубного или пробивного |
Последовательного (пробивка – вырубка) |
Многопуансонного пробивного |
||
|
До 1 1 – 5 Св. 5 |
Таблица 6. Рекомендуемые величины двухсторонних зазоров
|
Толщина материала, мм |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
|
|
Наименьший двусторонний зазор, мм |
0,02 |
0,03 |
0,05 |
0,06 |
0,10 |
0,14 |
0,20 |
0,24 |
0,40 |
Таблица 7. Допуски на изготовление пуансонов и матриц
|
Толщина материала, мм |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
|
|
Допуск на изготовление матрицы , мм |
0,015 |
0,02 |
0,02 |
0,025 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,08 |
|
|
Допуск на изготовление пуансона , мм |
0,01 |
0,01 |
0,012 |
0,015 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
Таблица 8
|
Штампуемый материал |
Отверстие |
||||
|
круглое |
квадратное |
прямоугольное |
овальное |
||
|
Сталь: твёрдая средней твёрдости мягкая |
1,50 1,20 1,00 |
1,40 1,10 0,90 |
1,20 0,90 0,70 |
1,10 0,80 0,60 |
Таблица 9. Наименьшее расстояние между пробиваемыми отверстиями и между краем отверстия и детали (в долях толщины материала)
|
Штампуемый материал |
e1 |
e2 |
e3 |
e4 |
e5 |
e6 |
|
|
Металл: |
1,2 1,0 |
1,4 1,2 |
1,5 1,2 |
1,2 1,0 |
1,5 1,2 |
1,3 1,1 |
Таблица 10. Диаметры винтов и штифтов в зависимости от размера матрицы и усилия, воспринимаемого ей
|
Наибольший габаритный размер (наружный диаметр) матрицы, мм |
Диаметры винтов и штифтов при технологическом усилии , воспринимаемом матрицей, кН |
||||||
|
До 500 |
Св. 500 до 1000 |
Св. 1000 |
|||||
|
Винт |
Штифт |
Винт |
Штифт |
Винт |
Штифт |
||
|
До 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 160 Св. 160 до 250 Св. 250 до 280 Св. 280 до 400 Св. 400 |
М6 М8 М10 М10 М10 М12 М12 |
6 8 8 10 10 10 10 |
М8 М10 М12 М12 М12 М12 М12 |
6 8 10 10 10 10 12 |
– – М12 М12 М12 М12 М16 |
– – 10 10 10 10 12 |
Таблица 11. Размеры и координаты винтов и штифтов для крепления матрицы (см. рис. 8)
|
Длинна матрицы, мм |
Наименьшие значения координат отверстий под винты и штифты в зависимости от диаметра винта (штифта) |
Число винтов в одном ряду |
||||||||||
|
М6 (6) |
M8 (6;8) |
M10 (8;10) |
М12 (10;12) |
М16 (12) |
||||||||
|
e1 |
e2 |
e1 |
e2 |
e1 |
e2 |
e1 |
e2 |
e1 |
e2 |
|||
|
До 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 160 Св. 160 до 250 Св. 250 до 280 Св. 280 до 400 Св. 400 |
7,5 – – – – – – |
12 – – – – – – |
10 10 – – – – – |
16 16 – – – – – |
– 12,5 12,5 15 15 – – |
– 20 20 20 20 – – |
– – 15 15 15 15 15 |
– – 25 25 25 25 25 |
– – – – – – 20 |
– – – – – – 32 |
2 2 2 3 3 3 3 |
