Таблица 3 - Химический состав материала для плакирования сплава Д16А

Химический состав плакирующего материала, %
Легирующие компоненты	Примеси, не более
Al	Fe	Si	Cu	Mn	Zn	Ti	Mg	Прочие примеси		Сумма допустимых примесей
								Каждая в отдельности	Сумма
Не менее 99,30	0,30	0,30	0,02	0,025	0,1	0,15	0,05	0,02	-	0,70

Таблица 4 - Характеристики механических свойств плакированных листов (поперек прокатки)

Сплав	Состояние листов	Толщина листов, мм	σ_b	σ_0,2	δ,%
			МПа (кГ/мм²)
Д16	Отожженные	0,5 — 1,9	145-225(15,0-23,0)	-	10
		2,0 — 10,0	145-235 (15,0-24,0)	-	10

1.4. Область применения материала

Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой А1₂О_э, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, не ядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки. Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий). На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1. Конструктивно - технологический анализ

Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональными лишь при условии создания технологической конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономическое изготовление. Поэтому технологичность холодно штампованных деталей является наиболее важной предпосылкой прогрессивности технологических методов и экономичности производства. Общая экономичность процессов холодной штамповки не только не снижает, но еще больше повышает значение экономии металла.

Основными показателями технологичности холодно штампованных деталей является:

1) наименьший расход материала;

2) наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;

3) отсутствие последующей механической обработки;

4) наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;

5) наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства;

6) увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом;

7) повышенная стойкость штампов.

Конструкция детали является осесимметричной, что позволяет использовать штампы универсальной формы. Радиусы закругления у дна в шесть раз превышают толщину детали. Диаметр пробиваемого отверстия в донной части детали равен 8,3 мм, что соответствует всем нормам и показателям для данной операции. Поэтому конструкция предусмотренная данными размерами является полностью технологически выполнимой. В соответствии с данными показателями деталь стоит рассматривать с точки зрения подбора необходимого оборудования для ее изготовления.

2.2. Определение размеров исходной заготовки

Вытяжка представляет собой процесс превращения плоской заготовки в полую деталь любой формы (или дальнейшее изменение ее размеров) и производится на вытяжных штампах.

Так как в процессе пластической деформации объем металла остается постоянным, то основным правилом для определения размеров заготовок при вытяжке является равенство объемов заготовки и готовой детали.

В большинстве случаев вытяжка производится с последующей обрезкой неровного края или фланца детали, для чего при подсчетах размеров заготовки необходимо предусматривать соответствующий припуск на обрезку. Для вытяжек, не требующих большой точности определения диметра заготовки, подсчет производится по наружным размерам детали. Получаемая при этом погрешность несколько увеличивает размер припуска на обрезку, который поэтому может быть взят меньшей величины.

Согласно данным требованиям расчет заготовки для вытяжки рассчитываем по следующей формуле:

Учитывая дальнейшую обрезку неровного края, прибавляем припуск на обрезку равный 1 мм:

D_{р(полный)}= 67 + 1 = 68 мм

2.3 Выбор варианта раскроя

Экономия металла и уменьшение отходов в холодной штамповке имеют весьма важное значение, особенно в крупносерийном и массовом производстве, так как при больших масштабах производства даже незначительная экономия металла на одном изделии дает в итоге большую экономию.

Раскрой листового металла на штучные заготовки и полосы является первой операцией, связанной с потерями металла в виде обрезков и неиспользуемых отходов. При раскрое листов необходимо руководствоваться следующими правилами.

1. Резку заготовок производить по тщательно разработанным раскройным картам, учитывающим наиболее полное использование материала.

2. При резке крупных заготовок в серийном производстве применять комбинированный раскрой при наилучшем использовании материала и соблюдении комплектности заготовок.

3. Резку узких полос производить вдоль листа (если не требуется поперечного раскроя), так как при этом из каждой полосы получается большое количество деталей и уменьшается количество концевых отходов полосы.

4. Как правило, желательно резать широкие, а не узкие полосы (располагая соответственно-детали на полосе), так как при этом требуется меньшее количество резов, а также меньшая величина подачи при штамповке; кроме того, обычно уменьшаются потери на концевые отходы.

5. В массовом производстве крупных деталей заказывать широкорулонную ленту или специальные мерные листы, кратные двум или более заготовкам.[4]

Вопрос о целесообразном раскрое листа приходится решать в каждом отдельном случае, учитывая как экономию металла, так и производительность труда. Если позволяют габаритные размеры ножниц, то лучше всего располагать полосы вдоль длинной стороны листа, так как продольный раскрой листа всегда производительнее поперечного.

Рисунок 3 – Схемы поперечного (а) и продольного (б) раскроя листового материала

При раскрое листового материла также необходимо учитывать величину перемычек по краям полосы и между вырубаемыми заготовками. Перемычка должна обеспечить достаточную жесткость и прочность полосы. Перемычки, кроме того, являются прямой потерей материала, и потому и ширина должна быть наименьшей.

Для определения ширины полосы необходимой для изготовления данных деталей воспользуемся таблицей наименьших величин перемычек из справочника по холодной штамповке В. П. Романовского.

Так как толщина нашего листового материала составляет 0,5 мм, то оптимальная величина перемычки будет составлять 1 мм.

Соблюдая данные требования, рассчитаем оптимальную величину ширины необходимой полосы для вырубки заготовок.

Для нашей работы воспользуемся работой с боковым прижимом, вследствие этого ширина полосы будет рассчитана по следующей формуле:

B = D + 2b = 68 + 2×1 = 70 мм

Имея сведения о ширине полосы для изготовления заготовок, выберем оптимальный размер листа для наиболее выгодного варианта раскроя.

Листы из сплава Д 16 АМ поставляются в различных размерных комбинациях. (см. табл. 5)

Таблица 5 – Размерная величина листов по ГОСТ 21631 - 76

Состояние материала листов	Марка алюминия и алюминиевого сплава и плакировка	Толщина листа	Ширина листа	Длина листа
Отожженные	Д1А, Д16Б, Д16, Д16А	От 0,5 до 10,7	1000, 1200, 1400, 1500, 1600	От 2000 до 4000

Для нашей толщины изделия выберем размеры листа 1 400×2 100 мм. Рассмотрим два варианта раскроя материала (продольный и поперечный) и определим наиболее экономичный.

S_изд = 2πr² = 2×3,14×34² = 3 629,84 мм²

S_л = B × L = 1 400 × 2 100 = 2940000 мм²

Вариант 1 – Поперечный раскрой листового материала:

n_n= L ÷ (D + 2a) = 2100 ÷ (68 + 2×1) = 2100 ÷ 70 = 30 шт

n_g= B ÷ (D + B) = 1400 ÷ (68 + 1) = 1400 ÷ 69 = 20 шт

n = n_n× n_g = 30 × 20 = 600 шт

η = (n×S_изд) ÷ S_л = (600 × 3 629,84) ÷ 2 940 000 = 0,7408 = 74,08 %

Вариант 2 – Продольный раскрой листового материала:

n_n = B ÷ (D + 2a) = 1400 ÷ (68 + 2×1) = 1400 ÷ 70 = 20 шт

n_g = L ÷ (D + B) = 2100 ÷ (68 + 1) = 2100 ÷ 69 = 30 шт

n = n_n× n_g = 30 × 20 = 600 шт

η = (n×S_изд) ÷ S_л = (600 × 3 629,84) ÷ 2 940 000 = 0,7408 = 74,08 %

Так как оба варианта раскроя имеют равный коэффициент использования материла, то будем использовать продольный раскрой как наиболее производительный.

2.4 Количество, последовательность и степень совмещенности операций

Для изготовления данного изделия необходимо произвести несколько различных операций штамповки: вытяжку, пробивку и отбортовку донного отверстия.

Коэффициент вытяжки для дуралюмина Д 16 АМ находится в промежутке от 0,52 до 0,58. В нашем случае коэффициент вытяжки составляет: