Листовая штамповка. 2

“МАТИ”  – РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. К.Э.Циолковского 

Кафедра «Обработки металлов давлением им. А.И. Колпашникова » 
 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 

К курсовому проекту по дисциплине: 

“Листовая штамповка” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Группа: 1ОМД-4ДС-089

     Выполнил: Полоско В.В

     Принял:Ширяев Е.В. 
 
 
 
 
 

     Москва

2011

Содержание 

Введение              3

1. Технологическое задание на курсовое проектирование       7

2. Анализ материала изделия         8

3. Разработка предварительной схемы технологического процесса на основе анализа формы детали и программы выпуска                 10

4. Расчет исходной заготовки                  11

5. Раскрой листа                    13

6. Разработка технологического процесса изготовления детали из сплава АМг3 методом листовой штамповки                                   14

6.1 Входной контроль листа                  14

6.2 Резка листов на полосы                   14

6.3 Расчет усилия вырубки исходных заготовок                 14

6.4 Расчет размеров детали по переходам вытяжки без фланца, определение числа переходов, расчет усилия вытяжки по переходам                15

6.5 Обрезка припуска                   18

6.6 Смазка при вытяжке         

6.7 Пробивка отверстия                   18

6.9 Выходной контроль  изделия                                19

8. Материалы  деталей штампа                  19

9. Выбор прессового  оборудования                 21

10. Список литературы                   23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 

    Холодная  штамповка является самостоятельным  видом обработки металлов давлением, объединяющим ряд технологических процессов осуществляемых холодной пластической деформацией при помощи различного типа штампов, непосредственно деформирующих металл и выполняющих требуемую операцию.

    Холодная  штамповка – один из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов как в техническом, так и в экономическом отношениях.

    В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

    1) Получать детали сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;

    2) Создавать прочные и жесткие,  но легкие по весу конструкции  деталей при большом расходе  материала;

    3) Получать взаимозаменяемые детали  с достаточно высокой точностью  размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

    Холодная  штамповка обладает следующими преимуществами:

    1. Экономным использованием материала  и небольшими отходами;

    2. Высокой производительностью оборудования, с применением механизации и  автоматизации производственных процессов;

    3. Низкой стоимостью изготовляемых  изделий. 

    На  стадиях подготовки производства, необходимо решать следующие технические вопросы:

    1) Создавать технологичные конструкции  или формы деталей, допускающие  экономичное их изготовление;

    2) Применять материал, обладающий  необходимыми для данной деформации  механическими и технологическими  свойствами;

    3) Разрабатывать и применять технически  правильный и экономически целесообразный  технологический процесс штамповки,  обеспечивающий получение требуемых деталей и соответствующий масштабу производства;

    4) Разрабатывать правильную конструкцию  штампов, обеспечивающую изготовление  деталей требуемого качества  и точности, а также высокую  производительность, стойкость и  безопасность в работе.

    5) Рационально выбирать и использовать  тип и мощность пресса;

    6) Правильно организовать рабочее  место в соответствии с характером  изделий и масштабом производства.

    Разработка  технологических процессов холодной штамповки и проектирование штампов  неразрывно связаны между собой, хотя и могут выполняться разными лицами. Технолог должен хорошо знать конструкцию штампов, а конструктор должен обладать основными технологическими знаниями по холодной штамповке.

    Холодная  штамповка объединяет большое количество операций, которые могут быть систематизированы и классифицированы по признакам:

    1. По характеру и видам деформации.

    2. По отдельным типам операций.

    По  характеру деформаций холодная штамповка  расчленяется на две основные группы: деформации с разделением материала и пластические деформации

    Первая  группа объединяет деформации, которые  приводят к местному разъединению материала  путем среза и отделения одной  его части от другой.

    Группа  пластических деформаций холодной штамповки  разделяется на 2 подгруппы:

    а) Изменение формы гнутых и полых деталей, основанная главным образом на изменении геометрической формы листовых заготовок;

    б) Изменение формы объемных деталей  по средствам перераспределения  и заданного перемещения объема металла.

    Имеется 5 основных видов деформаций холодной штамповки:

    1. Резка – отделение одной части  материала от другой по замкнутому  или незамкнутому контуру;

    2. Гибка – превращение плоской  заготовки в изогнутую деталь;

    3. Вытяжка – превращение плоской  заготовки в полую деталь любой  формы или дальнейшее изменение ее размеров;

    4. Формовка – изменение формы  детали или заготовки путем  местных деформаций различного  характера;

    5. Объемная штамповка – изменение  профиля, конфигурации или толщины  заготовки путем перераспределения  объема и заданного перемещения массы материала.

    Каждый  из основных видов деформаций холодной штамповки подразделяется на ряд  отдельных конкретных операций, характеризуемых  особенностью и назначением производимой работы, а также типом штампа.

    Вспомогательными  операциями являются: смазка заготовок, фосфатирование, зачистка заусенцев, виброгалтовка, обкатка в барабане, обезжиривание, травление, промывка.

    К термическим операциям относятся: отжиг заготовок, межоперационный  рекристаллизационный отжиг полуфабриката, закалка и отпуск отдельных штампованных деталей, а также закалка дуралюминовых заготовок перед штамповкой.

    К отделочным относятся следующие  операции: полирование, лакировка, окрашивание, оксидирование, металлизация декоративные и противокоррозионные покрытия (цинкование, меднение, лужение, никелирование, хромирование, кадмирование и т.д.)

    Холодная  штамповка широко применяется в  машиностроительной, приборостроительной  и других отраслях промышленности. Наибольшее распространение холодная штамповка получила в крупносерийном и массовом производстве, где большие масштабы выпуска позволяют применять технически более совершенные, хотя и более сложные и дорогие штампы.

Ряд изделий  массового производства инородного потребления изготавливается десятками  и сотнями миллионов штук в  год. Наряду с этим в настоящее время холодная штамповка широко применяется в мелкосерийном и даже единичном производстве [1]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Технологическое  задание на курсовое  проектирование 
 

    Задание на курсовое проектирование :  

      Разработать технологический процесс получения изделия ( Рис.1 ) из

сплава АМц.  Программа выпуска 10000 шт./год.  

 
 

Рис.1 Эскиз получаемой детали  
 

2. Анализ материала. 

     Материал  для изготовления детали (Рис. 1) алюминиевый сплав АМц. Материал изготавливается в листах по ГОСТу 21631-76 толщина листа 1,2 мм. Сплав АМц - это деформируемый алюминиевый сплав. Его можно охарактеризовать как коррозионностойкий свариваемый сплав на основе системы Al – Mn. . Сплав хорошо поддается горячей и холодной деформации, но обрабатываемость резанием неудовлетворительная. Применение: для несиловых элементов, в том числе деталей вентиляционной системы самолета, защитных трубок электропроводки, прокладки, сварных баков, масло- и бензопроводов, радиаторов. Химический состав сплава АМц приведен в таблице №1. [2] 

Химический состав сплава АМц % (ГОСТ 4784-74)\ 

Таблица №1 

 
 

Механические и физические свойства сплава АМц представлены в таблице №2 и таблице №3 соответственно.[2] 

Механические свойства сплава АМц

Таблица №2 

 
 

Физические свойства сплава АМц

Таблица №3

                                                                                                                                      

 

Технологические данные

        Сплав термической обработкой не упрочняется. Высокотемпературный отжиг для полного разупрочнения сплава, нагартованного в результате холодной пластической деформации, производится при температуре 300-500 ⁰С, с охлаждением на воздухе. Низкотемпературный отжиг для частичного снятия упрочнения, полученного нагартовкой, и повышения пластичности производится при температуре 200-290 ⁰С . Сплав деформируется в горячем и холодном состоянии. Температурный интервал деформации 470 – 320 ⁰С. Охлаждение после деформации – на воздухе. Пластичность в отожженном состоянии высокая, в полунагартованном – удовлетворительная. Показатели штампуемости сплава АМц представлены в таблице №4.[2] 

Показатели штампуемости

                                                                           Таблица №4

 
 

3. Анализ конструктивно-технологических признаков изделия. 

     На  данном этапе необходимо произвести анализ конструктивных признаков изделия, чтобы выбрать наиболее простой и экономичный способ изготовления изделия. Получаемая деталь ( Рис.1 )  представляет собой вытянутую коробку с закругленными стенками . Дно детали плоское, имеет отверстие, радиус сопряжения угловых элементов дна и стенок составялет 3 мм. Толщина материала 1.2 мм.

     Отношение Н к D составляет  H\D ≤0,70 . Следовательно вытяжку мы не можем проводить в 1 операцию. Будем проводить многооперационную вытяжку , на всех операциях кроме последней,  вытягивать стоит как цилиндрический стакан и на последней операции профильная вытяжка.

      Материал  детали – АМц, характеристики которого приведены выше . Сплав АМц пластичен поэтому вытяжку производем без применения отжига. 
 
 
 
 
 

4. Схема технологического процесса 

    Под схемой технологического процесса понимается вид и последовательность выполнения штамповочных операций с учетом принятого типа заготовки и серийности производства изделия.

    Возможно  осуществить следующее построение операций (заготовка – круг):

1. Вырубка  из листа заготовки.

2. Вытяжка  цилиндра.

3. Обрезка кромки стенки.

4. Пробивка отверстия. 

5. Расчет исходной заготовки 

      Для расчета исходной заготовки данной детали ( рис. 1) необходимо измерить длину  дуги образующей сторону детали рис.2. 

      

Рис.2 Величина угла образующего сторону детали. 

     По  формуле определения длины дуги: 

                   = (мм)

Где,

      L – длина дуги

      R – радиус окружности

        

Итак, мы получили длину дуги , образующей сторону, теперь возможно получить всю длину стороны.

                   (мм) 

Из полученных данных мы можем вычислить радиус окружности, которая удовлетворяет  длине сторон нашей детали и исходя из этого произвести расчет заготовки  для цилиндра. 

                   (мм) 
 

   Расчет исходной (круглой) заготовки для вытяжки производится по формуле [1]: 

где,

     d –диаметр по средней поверхности 

     r - радиус скругления между стенкой и дном; 

     H – высота детали с учетом припуска на обрезку. 

  

     

       

6. Раскрой листа 

      Выбор наиболее рационального вида раскроя осуществляется расчетным путем. Исходя из расчетов делаем вывод, что оптимальным раскроем для данной заготовки является двухрядный поперечный шахматный раскрой. Выбор подходящих габаритов листа произвел согласно предложенному сортаменту производителями [3] На рис.3 представлена схема раскладки заготовок на листе.

         Рис.3 Схема раскроя  

Определяем ширину полосы[1]

где

     N – количество рядов вырезаемых контуров = 2

     m – наименьшая величина перемычки ( m = 1,2 (мм) )

z – гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возможной шириной полосы ( z = 2(мм) )

     односторонний допуск на ширину полосы ( ) 

Определяем количество полос:

    

    

Определяем количество деталей в исходной заготовке[1]:

     - количество деталей в нечетном ряду.

    

     - длина исходной заготовки.

    

     - длина остатка от нечетного ряда.

    

    _{Исходя  из полученного остатка, пришел к выводу, что в четных рядах  количество деталей  будет на  одну заготовку меньше чем в нечетных рядах.}  

Определим количество деталей из одной исходной заготовки:

    

    

Определим количество деталей из одного листа:

    

    _{n – кол-во полос}

    

Определим коэффициент использования материала и раскроя[1]:

           

     %    

6.1 Контроль листа  на входе 

      Лист  должен удовлетворять следующим  требованиям:

1) Свойства материала должны соответствовать техническим условиям на состояние поставки.

2) Размер листов  и их геометрия должны быть  оговорены в ТУ. Боковая и торцевая  стороны должны быть перпендикулярны,

3) Листовая продукция  должна иметь определенную плоскостность поверхности, она оценивается по высоте отставания листа от поверхности контрольной плиты (не должна превышать 10мм на один погонный метр).

4) Поверхность  листа должна быть свободной  от остатков технологической  смазки, на поверхности заготовки  должны отсутствовать грубые оксидные пленки, инородные включения и механические дефекты  

6.2. Резка листов на полосы 

     Резка производится на гильотинных ножницах, т.к они хорошо подходят для резки полос. 

Усилие резки  листа на гильотинных ножницах рассчитывается по формуле[1]:

     _Где  

     _{S – толщина листа}

             сопротивление срезу кгс/мм

             - угол створа ножниц ( = )

             к – коэф. запаса ( к= 1.3)

6.3.Расчет усилия вырубки заготовок 

    Вырубка производится на вырубном штампе инструментом с параллельными режущими кромками. 

Усилие вырубки рассчитывается по формуле[1]

 

     Где

            сопротивление срезу кгс/мм

           D – диаметр заготовки

            S – толщина листа 

Усилия  снятия полосы с пуансона[1] 

        кН 

      Где

            Р – усилие вырубки

     К_сн = 0,06 – Однопуансонный штамп 

Усилие  проталкивания в  шейку матрицы[1] 

        кН

      Где

                  h  – высота цилиндрической шейки матрицы в мм (=3.6)

                  P – усилие вырубки 

Полное  усилие[1] 

        кН

      Где

             - коэффициент учета притупления пуансона и матрицы

За один ход пуансона вырубается одна деталь. На (рис.3) представлен эскиз вырубного штампа 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3 Эскиз вырубного штампа

7.Вытяжка 
 

      Вытяжка многооперационная состоит из 3 этапов. Для облегчения процесса, расчетов, вытягивать будем как цилиндрический стакан и затем, посредством профильной вытяжки сформируем готовое изделие. На рис.4 представлено изменение диаметров на каждом переходе. 

Рис.4 Размеры  переходов при операции вытяжка. 

На первом этапе  расчета вытяжки, произведем расчет предпоследнего перехода. 

     Необходимо  получить размер цилиндра, который  затем мы перетянем в заданную деталь. При перетяжки цилиндра на заданную деталь степень деформации неравномерна по периметру изделия . Наименьшая деформация – в углах  коробки, а наибольшая в середине сторон, поэтому расчет размеров предпоследнего перехода производится по средней степени деформации.   

     Диаметр цилиндрической части рассчитываем по формуле[1]: 

       

Где   B – ширина коробки

       - расстояние между переходами, так же должно удовлетворять условию (  

(мм) 

Где  коэффициент средней степени деформации по контуру

      r – радиус скругления  

Значит, диаметр  предпоследнего перехода : 

             (мм) 

Для определения углового размера воспользуемся графическим методом . 

            x= 4,1 (мм)  

  Для того  что, бы получить предпоследний  переход из заданной заготовки  необходимо произвести 2 операции  вытяжки. 

На данном этапе  предстоит получить цилиндр, из круглой плоской заготовки.