Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Ноября 2015 в 21:12, курсовая работа
Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и в экономическом отношении.
В техническом отношении холодная штамповка позволяет:
получить деталь весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;
создать прочные и жесткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;
получить взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.
Блок состоит из верхней и нижней плит штампа, направляющих устройств (обычно колонки и втулки) и хвостовика.
Плиты штампа. К верхней и нижней плитам крепятся детали штампа. Форма и
размеры плит штампа выбирают в зависимости от размеров штампуемых деталей, видов переходов штамповки, размеров штампового пространства и др. Плиты отливают из стали или чугуна.
Хвостовики применяют в малых и средних штампах для крепления верхней плиты к ползуну пресса.
Направляющие колонки и втулки обеспечивают точное совмещение верхней половины штампа с нижней, а соответственно и точное совмещение пуансонов и матриц при штамповке. Применение направляющих колонок и втулок упрощает установку и наладку штампа на прессе. В блоке штампа может быть несколько комплектов направляющих колонок и втулок. Наиболее часто колонки запрессовывают в нижнюю плиту штампа, а втулки – в верхнюю. Во втулках, а иногда и в колонках делают канавки для смазки. Колонки и втулки цементируют на глубину 0, 5 – 1, 0 мм и затем закаливают и отпускают, такие колонки и втулки имеют вязкую середину и твердую поверхность, что обеспечивает высокую износостойкость их при необходимой прочности.
Пуансоны. В штампах для листовой штамповки применяют пуансоны различных назначений и конструкций. Геометрические формы их рабочей части выбирают в зависимости от назначения и форм штампуемой детали, а рабочие размеры определяют расчетами.
Вырубные пуансоны больших размеров, например пуансоны для вырубки заготовок облицовочных деталей автомобиля изготавливают литыми. Марку стали и твердость рабочей поверхности пуансонов устанавливают в зависимости от их назначения.
Матрицы. Конструкции матрицы зависят от вида технологической операции. При вырубке небольших круглых деталей или пробивке небольших отверстий применяют матрицы вида колец. При вырубке или пробивке фасонных отверстий применяют целые или составные матрицы с фасонным отверстием, отдельные части таких крупных фасонных составных пуансонов и матриц непосредственно прикрепляют к соответствующим деталям штампа. Части небольших составных матриц запрессовывают в общую обойму. Крупные вытяжные матрицы иногда изготавливают литыми.
Матрицы обычно изготавливают из тех сталей, что и пуансоны. Части составных матриц для вырубки небольших деталей изготавливают из твердых сплавов. Для вытяжки крупных деталей иногда применяют матрицы и пуансоны, изготовленные из пластмасс на металлических каркасах.
Рабочие детали штампов (пуансоны и матрицы) подвергаются ударной нагрузке с сильной концентрацией напряжений на рабочих кромках или на рабочей поверхности.
Крепление пуансонов и матриц. Пуансоны и матрицы применяют к верхней или нижней плите штампа с помощью пуансоно- и матрицедержателей или непосредственно. Небольшие пуансоны запрессовывают в пуансонодержатели. Пуансоно- и матрицедержатели привертываются к верхней плите винтами и фиксируются штифтами. Между пуансонодержателем и верхней плитой помещают стальную каленную прокладку – подкладную пластину. Она необходима для предохранения верхней плиты от вмятин, возникающих при работе штампа в результате надавливания головки пуансона.
Небольшие матрицы запрессовываются в державки, которые винтами и штифтами прикрепляют к соответствующей плите штампа. Крупные пуансоны и матрицы можно запрессовывать в специальные расточенные места в плитах штампа или привертывать винтами к шлифованной поверхности плит и фиксировать штифтами. Если пуансон или матрица собраны из отдельных секций, то каждую секцию отдельно привертывают не менее чем двумя винтами и фиксируют не менее чем двумя штифтами.
Кроме того, для фиксации положения секций пуансонов и матриц применяют шпонки или врезают эти секции в плиты.
Быстросменные пуансоны и матрицы можно крепить в державки, оснащенной шариковыми замком, гайкой с внутренней конической поверхностью и т. д. Для крепления колонок и втулок в плитах штампов, а пуансонов и матриц в державках иногда применяют заливку их легкоплавкими металлами, а иногда и быстротвердеющими пластмассами.
Фиксирующие детали штампов – это упоры, ловители, трафареты, направляющие планки и боковые прижимы и др. Упоры служат для точной ориентировки подаваемого в штамп листа, полосы или заготовки. Подаваемые лист или заготовка упирается в упор и устанавливается строго определенно – в направлении подачи относительно пуансона и матрицы. Упоры применяют при штамповке с ручной подачей. Они могут быть подвижными и неподвижными.
Ловители применяют в последовательных штампах для устранения погрешности подачи полосы или ленты. Ловитель устанавливают во второй или одной из последовательных позиций штамповки. Входя в ранее пробитое отверстие, он точно фиксирует положение полосы или заготовки в штампе. Фиксаторы и трафареты устанавливают на поверхности матрицы, применяют для точной ориентировки штучных заготовок относительно пуансона и матрицы в двух направлениях. Направляющие планки и боковые прижимы ориентируют полосу или ленту в поперечном направлении.
Прижимающие и удаляющие детали штампов – это прижимы, съемники, выталкиватели. Прижимы (складкодержатели) предупреждают образование складок при вытяжке, кроме этого, их применяют и для предупреждения искривления плоских деталей при вырубке или пробивке. Одновременно они могут служить и съемниками.
При вырубке или пробивке металл, упруго деформируясь, плотно обхватывает пуансон. Для того чтобы снять металл с пуансона, применяют неподвижные или подвижные съемники. Если при вырубке, пробивке, вытяжке деталь или отход не удается удалить, проталкивая в отверстие матрицы, его удаляют обратным выталкиванием, применяя выталкиватели. Выталкиватели бывают механические (жесткие и пружинные), гидравлические, пневматические.
Выбор штампа производится исходя из конфигурации детали, ее конструктивных особенностей и способа изготовления.
В крупносерийном производстве штампы применяются вырубные с направляющим устройством в виде плит, колонок, с сопряженными направляющими; верхняя часть этих штампов строго направляется и центрируется относительно нижней части, что повышает качество и точность вырубаемых деталей, а также увеличивает стойкость штампа. Работа на штампе с направляющей плитой менее опасна, так как все рабочие части закрыты.
Вытяжные штампы для первой операции применяются в тех случаях, когда первая операция вытяжки полого изделия из плоской заготовки может быть выполнена без образования складок (заготовка с относительной толщиной, равной S/D 100 > 2,0). Как и для первых операций, штампы для последующих операций могут быть без прижимного устройства и с прижимом.
Исходя из анализа конструкций штампов и принятой технологической схемы производства, принимаем для первой операции вырубки и операции вытяжки штампы совмещённого действия.
4.3 Расчёт исполнительных размеров инструмента
4.3.1 Расчёт исполнительных размеров разделительного инструмента
В зависимости от принятой технологии изготовления штампов применяют следующие методы расчётов исполнительных размеров матриц и пуансонов для разделительных операций:
Исполнительные размеры матрицы и пуансона для вырубки круглых заготовок определяют по формулам:
где , - номинальные диаметры матрицы и пуансона, мм;
- номинальный диаметр штампуемой детали, мм;
- припуск на износ матриц и пуансонов, мм;
z- двухсторонний зазор между матрицей и пуансоном;
- допуски на изготовление матриц и пуансонов.
Для вырубаемой заготовки
мм;
4.3.2 Расчёт исполнительных размеров вытяжного инструмента
Допуски на изделия при многооперационной 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 детали задан по наружному размеру, то принимают:
размер матрицы
размер пуансона
где - номинальный размер изделия;
- допуск на размер изделия;
- односторонний зазор при вытяжке;
, - номинальные размеры пуансона и матрицы;
, - допуски на размеры пуансона и матрицы.
Зазор z при вытяжке круглых деталей без утонения материала можно определять по следующей формуле:
,
где - номинальная толщина штампуемого материала.
Однако ввиду отклонений от номинального значения толщины, которые могут быть направлены как в сторону уменьшения, так и в сторону ее увеличения, решение данного вопроса часто ставят в зависимость от конкретных поставок материала, характеризующегося определенными допусками.
На основании экспериментальных данных установлено, что среднее значение зазора должно составлять: при вытяжке из мягкой стали для первой операции (1,35¸1,50) s; для последующих операций (1,20¸1,30) s; при вытяжке из алюминия и латуни соответственно (1,30¸1,40) s для первой операции и (1,29¸1,25) s - для последующих операций. Калибровочная (последняя) операция осуществляется при зазоре (1,0¸1,1) s. Иногда для
получения гладкой поверхности изделия принято на последующих операциях увеличивать зазор, принимая его для первой операции (1,20¸1,30) s, а для последующих - (1,25¸1,35) s. При глубокой вытяжке из тонколистового материала на прессах двойного действия с помощью штампов, рабочие детали которых изготовлены из чугуна, наибольшая стойкость тампов получается на первой операции - при зазорах z = (1,40¸1,50) s, на второй и последующих операциях - при z= (1,55¸1,65) s.
Соответственно зазор для вытяжки определим как:
-для первой операции вытяжки
-для последующих операций вытяжки
Определим размеры исполнительных инструментов для первой вытяжки:
- для матрицы ;
- для пуансона .
Определим размеры исполнительных инструментов для второй вытяжки:
- для матрицы ;
- для пуансона .
Определим размеры исполнительных инструментов для первой вытяжки:
- для матрицы ;
- для пуансона .
4.4 Определение центра давления штампа
Так как деталь «Колпачок» симметричная, то центр давления штампа должен совпадать с осями симметрии детали, а следовательно необходимости в его определении нет.
4.5 Выбор материалов для изготовления деталей штампов
Рабочие детали штампов (пуансоны и матрицы) подвергаются ударной нагрузке с сильной концентрацией напряжений на рабочих кромках или на рабочей поверхности. Поэтому к материалу пуансонов и матриц предъявляется требование высокой или повышенной твердости и износоустойчивости при наличии достаточной вязкости.