Технологические требования к конструкции штампованных деталей часть 1 (стр. 3 из 4)
Для уменьшения отхода дорогостоящего материала, с учетом того, что изготовление будем производить вырубкой из карточки, наименьшие размеры которой 540 ´ 520 мм, выбираем по ГОСТ 19903 – 74 лист размером 1100 ´ 2200. Таким образом, получим при размерах карточки 550 ´ 550 раскрой, указанный на листе МТ6127.06.004.00
Оценку экономичности производим по величине полезного использования металла ([1], стр. 290):
к и =
, (3. 3)где f – площадь поверхности детали,
f = 520 ´ 180 +
+ 
+ 340 ´ 180 = 245860 мм2;m – количество деталей из листа, m = 8 штук
к и =
3.1.3 Разработка технологического процесса.
Предварительный расчет требуемого количества операций вытяжки производится по общей величине деформаций, необходимой для превращения плоской заготовки в прямоугольную коробку. Здесь пригоден метод подсчета, аналогичный методу, применяемому при расчетах многооперационной вытяжки цилиндрических деталей по коэффициентам вытяжки. Эти коэффициенты представляют собой отношения длины периметров вытянутой детали и заготовки.
Для предварительного определения количества операций вытяжки вполне допустимы некоторые упрощения подсчетов длины контура.
Для определения количества операций вытяжки найдем общую деформацию ([1], стр. 144):
m об = 
(3. 4) в нашем случае А = В = 411,6 мм; L = 520 мм; K = 520 мм
m об = 
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что коробку высотой 160 мм с нашими габаритными размерами можно получить за один переход, радиус R 100 удовлетворяет условию ([1], стр.154, табл. 70). Наименьший радиус углового закругления при вытяжке коробок с фланцем:
r y = 0,62 H = 0,62 ´ 160 = 99,2 мм
Единственную проблему вызывает разновысокость детали и жесткость материала.
В связи с этим будем производить вытяжку детали за 2 перехода с последующей калибровкой, указанный на листе МТ 6127.06.004.00
1 - й переход.
Вытягиваем деталь высотой 140 мм, угловой радиус R = 120 мм, радиус у дна rд = 60 мм, радиус фланца rфл = 16 мм ([1], стр. 180, табл. 80).
Нл-1 = 0,88 Н = 0,88 ´ 160 = 140 мм
2 - й переход.
Вытягиваем деталь с заданными габаритными размерами, то есть равновысокую, угловой радиус R = 105 мм, радиус у дна rд = 45 мм, радиус фланца rфл = 5 мм ([1], стр. 180, табл. 80).
3 – й переход - калибровка.
Изготовление детали с заданными радиусами, формирование угла 1 градус по большей стороне.
Технологический процесс.
1. Резка листа на карточки 550 ´ 500 мм.
2. Штамповка. Вырубка контура.
3. Штамповка. Вытяжка, 1 переход.
4. Штамповка. Вытяжка, 2 переход.
5. Штамповка. Калибровка, 3 переход.
6. Штамповка. Обсечка фланца по заданному размеру.
3.1.4. Конструирование штампа.
Штампы для холодной листовой штамповки представляют собой сложную конструкцию, состоящую из большого количества деталей разнообразного технологического и конструктивного назначения. Исходя из условий работы и различного характера сопряжения, эти детали требуют различной точности изготовления.
Наиболее точного изготовления требуют рабочие детали вырубных штампов – пуансоны и матрицы, а также направляющие колонки и втулки прецизионных штампов. Шероховатость поверхности деталей штампов определяется назначением детали и требованиями, предъявляемыми к ней. В соответствии с этим для изготовления детали применяются те или иные способы механической обработки. Шероховатость поверхности оценивается в классах и параметрах по ГОСТ 2789 – 73.
Зазор между матрицей и пуансоном определяется в процентом соотношении от толщины материала или по правилам: при вырубке наружного контура зазор берется за счет уменьшения размеров пуансона, размер матрицы принимают равным наименьшему предельному размеру детали; при пробивке отверстий зазор образуется за счет увеличения размеров матрицы, размер пуансона берется равным наибольшему предельному размеру отверстия.
Определение исполнительных размеров рабочих частей (пуансон и матрица).
3.1.4.1. Штамп для калибровки. ([1], стр. 410)
Исполнительные размеры вытяжных пуансонов и матриц определяются по формулам ([1], стр. 410, табл. 195).
Вытяжка деталей с допуском по внутреннему размеру d + D:
d м = ( d + Z ) + dм; dп = d–dп, (3. 5) (3. 6)
где Z - зазор, Z = 1,1 S = 1,1 ´ 0,8 = 0,88 мм ([1], стр. 183, табл. 83);
dм = 0,08, dп = 0,06 ([1], стр. 411, табл. 196)
Для размера 380 имеем:
d м = (380 + 0,88 )+ 0,08 = 380,88 + 0,08 мм;
d п = 380 – 0,06 мм
Радиусы закругления матрицы равны 1 мм.
3.1.4.2. Штамп для вырубки. ([1], стр. 408)
Исполнительные размерв вырубных матриц и пуансонов определяются по формулам ([1], стр. 407, табл. 193).
Вырубка наружного контура L-D:
Dм = (D - D)+dм, Dп = (D - D - Z)-dп, (3. 7) (3. 8)
где Z - зазор, Z = 0,05 мм; ([1], стр. 24, табл. 196).
dм = 0,02, dп = 0,012 ([1], стр. 411, табл. 196)
Для размера 520 Н 14 ® D = 1,5:
Lм = (520 – 1,5)+0,02 = 518,5+0,02 мм,
Lп = (520 – 1,5 – 0,05)-0,012 = 518,45-0,012 мм
Остальные размеры расчитываются аналогично.
3.1.5. Выбор оборудования. Расчет усилия пресса.
3.1.5.1.Усилие для вытяжки.
Усилие вытяжки изменяется на протяжении рабочего хода пуансона, достигая максимума при глубине h = (0,4 ¸ 0,6) H, где Н – полная глубина вытяжки.
На практике получили применение инженерные формулы для определения усилия вытяжки, которые исходят из известного положения, что допустимые напряжения в опасном сечении должны быть меньше разрушающих, а следовательно, наибольшее усилие предельно возможной вытяжки должно быть несколько меньше усилия, необходимого для разрыва стенок изделия около дна (в опасном сечении).
Фактическая величина напряжений в опасном сечении, а следовательно, и усилие вытяжки зависит от сопротивления металла деформированию, степени деформации или коэффициента вытяжки, относительной толщины заготовки, относительного радиуса закругления матрицы и пуансона, показателя анизотропии.
Усилие вытяжки последней операции (калибровки) ([1], стр. 171, табл. 72):
Pв = ( 4 В – 1,72 r ) S sв кф, (3. 9)
где S – толщина материала, S = 0,8 мм;
sв - предел прочности, sв = 54 кгс/мм2;
кф – коэффициент, кф = 0,7
P в = ( 4 ´ 380 – 1,72 ´ 100) ´ 0,8 ´ 54 ´ 0,7 = 40763,52 кгс
Полное усилие вытяжки:
P = Pв + Q, (3. 10)
где Q – усилие прижима, Q = 0,25 Pв, отсюда
Р = 1,25 Pв = 1,25 ´ 40763,52 = 50954,4 кгс
Исходя из конструктивных особенностей пресса, выбираем пресс усилием 250 т. с.
Штамп устанавливается на 250 т. с. пресс модели КБ3534А ([2], стр. 46 ):
| Номинальное усилие на внутреннем ползуне пресса, кН | 2500 |
| Ход ползуна, мм | 400 |
| Число ходов ползуна в минуту | 25 |
| Число одиночных ходов ползуна в минуту | 19 |
| Мощность АО С 2 – 81 – 4, кВт | 40 |
| Суммарная мощность, кВт | 43,3 |
| Габаритные размеры 4555 ´ 2900 ´ 6850 | |
3.1.5.2. Усилие для вырубки.
В процессе вырубки листового металла возникает сложное неоднородное силовое поле, сконцентрированное вблизи режущих кромок пуансона и матрицы. Ввиду сложности и неоднородности силового поля при вырубке в расчетах применяется условная технологическая величина – сопротивление срезу.
Рассчитаем усилие пресса для вырубки заготовки ([1], стр. 16):
Рср = L S sср, (3. 11)
где sср – сопротивление срезу, sср = 46 кгс / мм2;
L – периметр, L = 4 ´ 180 + p 180 + p 160 = 1787,6 мм
Рср = 1787,6 ´ 46 ´ 0,8 = 65783,68 кгс
Полное усилие вырубки обычно учитывает поправку на неоднородность материала и затупление режущих кромок пуансонов и матриц введением поправочного коэффициента и рассчитывается по формуле:
Р = 1,36 Рср = 1,36 ´ 65783,68 = 89465,8 кгс (3. 12)
Выбираем пресс усилием 160 или 250 т.с.
Штамп устанавливается на 250 т. с. пресс модели КБ3534А.
3.2. Деталь «Крышка».
Деталь типа Крышка изготовляется из материала сталь 10, толщина листа S = 1,5 мм.
3.2.1. Анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали. ([1], стр. 280-281)
1. Деталь имеет сложную вытягиваемую форму, поэтому изготовление штампов будет производиться с ручной подготовкой рабочих деталей (матрицы и пуансона).
2. Радиусы закруглений у фланца r ³ 3S = 5 мм, радиусы закруглений у дна могут быть не меньше r ³ 2S = 3 мм.
3. В прямоугольных коробках следует избегать острых углов в плане и у дна детали.
Исходя из изложенных ранее технологических требований делаем вывод, что деталь технологична и ее изготовление возможно методом холодной штамповки.
3.2.2. Определение формы и размеров заготовки. Расход материала.
([1], стр. 284)
При вытяжке прямоугольных коробок с фланцем ([1], стр. 113) ввиду значительной неравномарной деформации вдоль контура обязательно необходима последующая обрезка неровного фланца. (Требования смотри выше.) Это упрощает технологические рассчеты заготовки. Построение заготовки производится путем развертки коробки на плоскость.
Длина выпрямленной стенки находится по уравнению:
1) L = L1 + L2 +
p, (3. 13)при rд = 50 мм, rм = 5 мм, L1 = 11мм,
L2 = 0 мм
