Технология машиностроения. Расчет вырубного пуансона

Федеральное агентство по образованию РФ

Рязанский государственный радиотехнический университет

Кафедра ТРЭА

Пояснительная записка по курсовой работе по дисциплине:

«Технология машиностроения»

Выполнила:

ст. гр. 871

Матвеева Ю.С.

Проверил:

доцент кафедры ТРЭА

Лазутин Ю.Д.

Рязань 2010 г.

Содержание

Задание

Чертеж детали

Введение…………………………………………………………………………...3

1.      Анализ физико-механических, химических, конструкторско-технологических свойств материала детали....................................................5

2.      Анализ технологичности конструкции штампуемой детали……………….9

3.      Определение раскроя материала и расчетов размера заготовки………….10

4.      Разработка маршрутной и операционной технологии……………………..13

5.      Определение технологических размеров штамповки и выбор пресса……14

5.1.     Определение технологических режимов штамповки……………………....14

5.2.     Выбор пресса………………………………………………………………..15

6. Проектирование технологической оснастки – штампов…………………...17

6.1. Выбор схемы действия штампа…………………………………………….17

6.2. Расчет конструкции штампа………………………………………………..18

6.2.1. Расчет исполнительных размеров рабочих деталей штампов………………………18

6.2.2. Определение центра давления штампа………………………………………...19

6.2.3. Выбор материалов для изготовления деталей штампа………………………….21

6.3. Выбор стандартного блока штампа………………………………………..22

6.4. Техническое нормирование штамповочных операций…………………....24

7. Оформление конструкторской и технологической документации………...27

Заключение…………………………………………………………………….…28

Список литературы………………………………………………………………29 

     Приложение 1: Спецификация

Приложение 2: Маршрутная карта

              Приложение 3: Пуансон пробивной

Приложение 4: Пуансон вырубной

              Приложение 5: Матрица

              Приложение 6: Сборочный чертеж

Введение

Холодная штамповка — одна из самых прогрессивных технологий получения заготовок,  а в ряде случаев и готовых деталей изделий машиностроения, приборостроения, радиоэлектронных и вычислительных средств. По данным приборостроительных и машиностроительных предприятий до 75% заготовок и деталей изготавливается методами холодной штамповки. 

Характерными чертами процессов холодной штамповки, обеспечивающими её широкое распространение, являются:

- ограниченность номенклатуры оборудования;

- простота эксплуатации оборудования;

- возможность изготовления изделий из разнообразных материалов;

- высокая производительность труда;

- низкая квалификация рабочих;

- малая себестоимость изделий;

- применение инструмента, автоматически обеспечивающего необходимые точность детали и шероховатость её поверхности;

- малые потери материала, высокий коэффициент его использования;

- возможность механизации и автоматизации процессов.

   Специфической особенностью процесса холодной штамповки является высокая стоимость инструмент-штампов. Этот фактор предъявляет особо жесткие требования к качеству разработки технологических процессов.

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.

   Сейчас применяются разные материалы, но все их принято условно классифицировать на группы:

- конструкционные материалы – применяются для создания деталей, узлов РЭС;

- инструментальные стали и сплавы (штампы, пресформы);

- стали и сплавы с заданными физико-механическими свойствами

(радиоматериалы);

-    неметаллические материалы (слюда, бумага, картон).

Выбор материала зависит от условий эксплуатации РЭС, от назначения РЭС. Несмотря на большое разнообразие физико-механических свойств, качество материалов зависит от химического строения, чистоты, от атомно-молекулярного строения.        

В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

- получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;

- создавать прочные и жесткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;

- получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

В экономическом отношении холодная штамповка обладает следующими преимуществами:

- экономным использованием материала и сравнительно небольшими расходами;

- весьма высокой производительностью оборудования, с применением механизации и автоматизации производственных процессов;

- массовым выпуском и низкой стоимостью изготовляемых деталей.

Холодная листовая штамповка широко применяется в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Основным прогрессивным конструктивным показателем, характеризующим эффективность применения холодной листовой штамповки, является снижение массы при увеличении прочности и жесткости штампованных из листа деталей по сравнению с литыми, коваными или обработанными из сортового проката.

Основным прогрессивным технологическим фактором дальнейшего развития холодной штамповки является стремление получить штамповкой полностью законченную деталь, не требующую дальнейшей обработки резаньем.

1. Анализ физико-механических, химических, конструкторско-технологических свойств материала детали

Наиболее распространенными материалами, применяемыми в холодноштамповочном производстве, являются прокат металлов: стали, меди и её сплавов, алюминия и алюминиевых сплавов, никеля и его сплавов, цинка и др., а также неметаллические материалы. Материал детали должен удовлетворять не только её назначению и условиям работы, но и технологическим требованиям, вытекающим из характера производимых при изготовлении деформаций.

Вследствие этого материал должен обладать определенными физическими, химическими и механическими свойствами, удовлетворяющими техническим условиям по толщине и качеству поверхности.

Пригодность материала для штамповки характеризуется, прежде всего, его механическими характеристиками.

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Сталь – важнейший материал, применяемый в большенстве отраслей промышленности. К стали, в зависимости от применения, предъявляют разнообразные требования. Существует большое число марок сталей, различающихся по химическому составу, структуре, физическим и механическим свойствам. По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные.

Таблица 1.

Таблица 2. Химический состав в % стали 45.

Таблица 3. Механические свойства при Т=20oС стали 45.

Таблица 4. Твердость

Таблица 5. Технологические свойства стали 45.

Таблица 6. Физические свойства

Сопротивление срезу σср=480 МПа;

Таблица 7.Обозначения:

С увеличением относительного удлинения δ штампуемость металла улучшается, а с увеличением твердости – ухудшается. На штампуемость влияет и отношение предела текучести σТ к пределу прочности σВ. Чем оно меньше, тем лучше штампуемость(для вытяжки σТ/σВ=0,5). Сопротивление среза σср связано с пределом прочности σВ соотношением σср=0,8*σВ и определяет усилия, требуемые для реализации штамповочных операций: чем оно больше, тем более мощным должен быть пресс, более прочными детали штампа и т.д.

Металлы, склонные к старению, плохо противостоят напряжениям, возникающим при формообразующих деформациях. С другой стороны, старение, как и наклеп, приводит к повышению прочности, потере пластичности и     ударной   вязкости. Последствия    явлений     старения и

механического упрочнения можно устранить за счет предварительного и промежуточного отжигов заготовок.

  При оценке штампуемости, кроме механических свойств, следует также принимать во внимание химический состав и микроструктуру материала.

Повышенное содержание примесей, газов, а также легирующих элементов и добавок изменяет структуру металла и его механические характеристики.

  Неметаллические материалы отличаются от металлов своей структурой, физическими и механическими свойствами; большинство из них имеют аморфную или ярко выраженную слоистую или волокнистую структуру. В тоже время они обладают значительно меньшими, чем у металлов, плотностью, твердостью и относительно низкими механическими показателями.

  Таким образом:

- физико-механические свойства материала должны соответствовать процессу и характеру деформаций;

- формоизменение заготовки, как правило, сопровождается значительным повышением механических характеристик материала, что позволяет использовать в качестве исходного менее прочный, но более пластичный материал.

2. Анализ технологичности конструкции штампуемой детали

Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональным лишь при условии создания технологической конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономическое изготовление. Поэтому технологичность холодноштамповочных деталей является наиболее важной предпосылкой прогрессивности технологических методов и экономичности производства.

Произведем качественную оценку технологичности конструкции детали:

- конфигурация детали и ее развертка обеспечивают не очень выгодное использование материала, не дает возможность применить малоотходный раскрой;

- ассортимент марок материала и его толщины максимально унифицирован;

- допуски на размеры холодноштамповочной детали соответствуют экономической точности операции холодной штамповки;

- контур детали не очень сложный;

- размер отверстия, пробиваемого пуансоном, соответствует норме;

- механические свойства листового материала соответствуют не только требованиям прочности и жесткости изделия;

- деталь имеет низкую трудоемкость операций;

- требуется наименьшее количество оборудования и производственных площадей;

- требуется наименьшее количество оснастки.

Общим результативным показателем технологичности является наименьшая себестоимость штампуемой детали.

3. Определение раскроя материала и расчета размеров заготовки

  Раскрой материала, с одной стороны, определяет схему штампа и, следовательно, сложность его изготовления и стоимость, а с другой – количество материала, идущего в отход. И то и другое непосредственно влияют на себестоимость детали.

Экономичность раскроя характеризуется коэффициентом использования материала:

                                          η=Sдет∙n/Sл∙100%,

где Sдет – площадь детали без учета потерь, вызванных геометрической формой (отверстия, пазы и т.п.);

n – количество деталей, получаемых из листа или полосы площади Sл. (n=5)

  Найдем площадь нашей детали:

Без учета потерь:

   Sдет = 3,14*(7,5) 2-((1,7-sin1,7)/2)*(7,5)2=156,6 мм2

С учетом потерь:                                                                    

   Sдет =156,6-3,14*(5,1)2=75 мм2

Ширина полосы определяется по формуле:

                                     B=L+2b+∆п,

где В – ширина полосы, мм (округляется до ближайшего целого числа в большую сторону);

      L – размер вырубаемой детали (поперек полосы), мм;

      b – ширина боковой перемычки, мм;

      ∆п – предельные отклонения ширины полосы, мм.

Величина перемычки зависит от многих факторов: конфигурации и размеров детали, пластичности и толщины материала, конструкции и точности штампа, вида подачи полосы в штамп.

      В нашем случае ширина боковых перемычек a=b=1,6 мм, a1=b1=2,5 мм (табл.1[1]), а  предельные отклонения ширины ленты ∆п=0,3-0,5 мм (табл.2[1]).

В приборо- и машиностроении пользуются усредненными размерами перемычек, которые выбираются из таблиц, полученных опытным путем. В ряде случаев при выборе величины перемычки табличные значения следует корректировать.