Технологический процесс изготовления деталей

,

где D – диаметр цилиндрической детали;

S – толщина детали;

k – коэффициент, находимые по таблицам , k = 0,5

 

Расчетное усилие процесса среза штампами с параллельными режущими кромками определяется по формуле [3]:

,

где sСР – сопротивление срезу с учетом отношения S/D и величины зазора, в нашем случае для средних деталей (d³50S) sСР=0,7sВ. sСР=0,7∙59=41

Полное усилие вырубки обычно учитывает поправку на неоднородность материала и затупление режущих кромок введением поправочного коэффициента k=1,2.

Для вырубки круга усилие среза рассчитывается по формуле [3]:

 

Усилие, необходимое для снятия полосы с пуансона, определяется по формуле [3]:

 

где PВЫР – полное усилие вырубки, Н;

ксн=0,06 ÷ 0,08 – коэффициент, определяемый в зависимости от типа штампа и толщины материала.

Суммарное усилие [3]:

 

 

Для определения работы вытяжки следует исходить не из наибольшего усилия, а из средней величины (коэффициент С составляет от 0,6 до 0,8):

,

Работа вытяжки определяется по формуле:

 

Работа резания  при вырубке определяется по формуле :

 

где PВЫР – полное усилие вырубки, Н;

x – коэффициент, зависящий от рода и толщины материала.

Суммарная работа:

 

2.7 Выбор прессового  оборудования

При выборе пресса исходят из следующих соображений [3]:

1. Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции;
2. Номинальное усилие пресса должно быть больше усилия, требуемого для штамповки;
3. Мощность пресса должна быть достаточной для выполнения работы, необходимой для данной операции;
4. Пресс должен обладать достаточной жесткостью (малой упругой деформацией), а для разделительных операций – также повышенной точностью направляющих;
5. Закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой высоты штампа;
6. Габаритные размеры стола и ползуна пресса должны давать возможность установки и закрепления штампов и подачу заготовок, а отверстие в столе – позволять свободное проваливание штампуемых деталей;
7. Число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производительность штамповки;
8. В зависимости от рода работы должно быть предусмотрено наличие специальных устройств и приспособлений (буфера, выталкиватели, механизмы подачи и т.п.);
9. Удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответствовать требования безопасности.

В данном технологическом процессе используем однокривошипный открытый пресс простого действия КД2130. Его основные технические требования представлены в таблице 6 [5].

Кривошипный механический пресс КД 2130 относится к группе однокривошипные прессы, характеризуется регулируемым ходом ползуна, применяется для холодной штамповки листового металла. Это, прежде всего, такие операции, как вырубка, вытяжка, пробивка и гибка.

Прессы этого типа имеют два режима работы: режим одиночного хода и режим непрерывного хода. В случае использования режима непрерывного хода, пресс может применяться на производствах с использованием автоматических и потоковых линий. Характеризуется это оборудование следующими техническими параметрами: максимальный и минимальный ход ползуна, наибольшее количество ходов ползуна в минуту, величина рабочей поверхности, масса и размеры пресса КД 2130, максимальный вылет ползуна, максимальное и минимальное количество ходов ползуна при работе в режиме одиночного хода, а также мощность двигателя.

Механические кривошипные прессы КД2130 (усилие 100 тонн) являются универсальным оборудованием, технические характеристики которого позволяют использовать его как в сегменте массового промышленного производства, так и для нужд малого бизнеса. Кроме того, они просты в управлении, поэтому необходимо только минимальное обучение специалиста на этапе пусконаладочных работ.

 

Таблица 6. Технические характеристики пресса КД2130

Наименование параметра, размерность	Величина параметра
Номинальное усилие пресса, кН	1000
Ход ползуна регулируемый, мм:  наименьший  наибольший	10  130
Число ходов ползуна в мин-1:	56
Максимальное расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении при наибольшем ходе, мм	390
Размеры подштамповой плиты, мм	850 x 630
Габаритные размеры, мм	2980 x 1860 x 1810
Масса, кг	7800
Мощность электрического двигателя привода, кВт	11

 

 

 

 

Для резки листа на заготовки выбираем гильотинные ножницы модели Н483, основные технические характеристики которых представлены в таблице 7 [6].

 

 

 

 

 

Таблица 7 – Основные технические характеристики Н483

Наибольший размер разрезаемого листа, мм: Толщина ширина	5 2000
Частота ходов ножа, мин-1 Холостых При резке наибольших размеров	65 22
Угол наклона подвижного ножа	1°20
Наибольшая длина отрезаемого изделия при работе с задним упором, мм	630
Габаритные размеры ножниц в мм, слева на право, спереди – назад, высота.	3300×1630×1520
Высота над уровнем пола от верхней кромки неподвижного стола, мм.	152
Масса ножниц, кг.	3870
Расход сжатого воздуха за одно включение	0,25
Расход тока – переменный трехфазный Частота, Гц. Напряжение, В.	50 380
Количество электродвигателей	1

 

2.8 Выбор средства  механизации и автоматизации

Для подачи полос в зону штамповки используем полосоукладчик модели ПП-300 и валковую подачу ВП-31. Основные технические характеристики представлены в таблицах 8 и 9.

 

Таблица 8 - Основные технические характеристики полосоукладчика ПП-300

Габаритные размеры полос, мм толщина ширина длина	0,5-5 90-300 1200-3000
Максимальный шаг подачи, мм	900
Высота штабеля полос, мм	290
Ход присосок, мм вертикальный горизонтальный	350 365
Величина хода полосы при сбрасывании ее с матрицы механизмом дополнительного поворота валков, мм	25
Габаритные размеры	2110х510х1585
Масса, т	0,84

 

 

Таблица 9 - Основные технические характеристики валковой подачи ВП-31

Ширина полосы, мм	50-2600
Толщина материала, мм	0,5-5
Наибольший шаг подачи, мм	1260
Точность подачи, мм	±0,5
Наибольшее число ходов в мин	100
Наибольшая  скорость подачи материала, м/мин.	16
Уровень подачи полосы над подштамповой плитой пресса, мм	80-110
Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота	1120 410 470
Масса, т	0,27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КОНСТРУКТИРОВАНИЕ И  РАСЧЕТ ОСНАСТКИ

3.1 Выбор типа  штампа

Конструкция штампа оценивается с точки зрения работоспособности, технологичности изготовления, а также возможности сборки и ремонта.

В данном случае выбираем комбинированный штамп для одновременной вырезки заготовки и вытяжки детали. Штамп предназначен для кривошипного пресса простого действия.

Вытяжная матрица является здесь одновременно и вырубным пуансоном. В нижней части штампа кроме обычного вытяжного пуансона и прижимного кольца, перемещающегося от буферного или пневматического устройства при помощи стержней, помещается вырубная матрица, закрепленная к нижней плите. Полоса кладется на поверхность матрицы и подводится по двум направляющим шпилькам до упоров. При опускании верхней части штампа пуансон (матрица) вначале производит вырубку заготовки, после чего прижимает ее к кольцу, а затем, по мере дальнейшего углубления пуансона, заготовка постепенно вытягивается из-под кольца и, плотно облегая вытяжной пуансон, принимает форму изделия. При обратном ходе ползуна кольцо снимает с пуансона отштампованную деталь. Если деталь остается в матрице, то в конце обратного хода ползуна деталь выбрасывается вниз выталкивателем, действующим от пресса через стержень. С пуансона полоса снимается съемником, работающим от пружин, размещенных в углублениях верхней плиты.

3.2 Конструирование  общего вида штампа

3.2.1 Материалы для 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 предъявляются требования высокой или повышенной твердости и износоустойчивости при наличии достаточной вязкости.

В данном случае рекомендуют применять высокохромистые стали. Они обладают высокой прокаливаемостью и закаливаемостью, что позволяет использовать их для штампов больших сечений и применить закалку с умеренным охлаждением, что уменьшает деформацию изделия. Это такие стали, как Х12, Х12Ф1 с азотированием поверхности при твердости наружного слоя  HRC 68-69 и твердости закаленного подслоя HRC 58. Стали этой группы подвергаются закалке с нагревом до высоких температур (Х12 – 1020-1090°C,  Х12Ф1 – 1070-1090°C) и низкому отпуску (150-170°C). Твердость HRC 61-63 [3].

Высокохромистые стали хорошо закаливаются при охлаждении на воздухе, однако вследствие высокой температуры нагрева происходит значительное обезуглероживание поверхности. Наряду с достоинствами высокохромистые стали обладают некоторыми недостатками:

- повышенной карбидной неоднородностью, являющейся зачастую причиной выкрашивания поверхностей и рабочих кромок.

- необходимостью повышенной температуры закалки (1020-1090°C) и высокой чувствительностью к возможным колебаниям температур закалки.

В таблице 10 даны марки сталей для изготовления других деталей штампов.

 

Таблица 10 – Марки материалов и сталей, применяемых для изготовления деталей штампов.

Детали штампов	Марки материала		Термообработка
	Основная	Заменители
Плиты штампов литые	Чугун СЧ 21-40 или СЧ 22-44	Стальное литье 30Л, 40 Л	-
Плиты штампов остальные	Стали 40,50	Ст5	-
Хвостовики	Стали 35, 40	Ст4 и Ст5	-
Колонки направляющие	Сталь 20 Стали 45, 50	Ст2	Цементировать на глубину 0,5-1,0 мм; калить HRC58-62 Калить HRC45-50
Продолжение таблицы 10
Втулки направляющие	Сталь 20 Стали 45, 50	Ст2	Цементировать на глубину 0,5-1,0 мм; калить HRC58-62 Калить HRC45-50
Втулки для шариковых направляющих	ШХ15	-	Калить HRC58-62
Пуансонодержатели	Стали 35,45	Ст3	-
Подкладки под пуансон	Сталь 45	Ст5	Калить HRC40-45
Съемники	Ст3	Сталь 25	-
Прижимы, направляющие планки, выталкиватели	Стали 40, 50	Ст5	Калить HRC50-54
Упоры	Сталь 45	-	Калить HRC45-45
Ловители	У8А	У7А	Калить HRC50-54
Штифты	Сталь У8	Ст6	Калить HRC45-50
Винты	Сталь 45	-	Калить головку HRC40-45
Пружины	Стали 65Г, 60С2	Стальная проволока 11-го класса	Калить HRC40-48

 

 

3.2.2 Определение  зазоров между матрицей и пуансоном