Разработка технологического процесса изготовления детали "Крышка"

 

1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ И ВЫБОР СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

1. Анализ технологичности и выбор схемы технологического процесса

 

Исходными данными при разработке технологического процесса является  чертеж штампуемой детали (см. рис. 1.1). Деталь «Колпак» имеет пространственную форму в виде ступенчатой крышки с одинаковой толщиной стенки и дна с 4-мя отверстиями во фланце и одним отверстием в дне детали и изготовляется из толстолистовой стали, 10 обладающей хорошей штампуемостью.

Согласно [2, с. 80] такие пространственные детали получают листовой штамповкой из плоской заготовки операциями вытяжки. Отверстия в дне детали могут быть получены пробивкой.

 

Рисунок 1.1 – Эскиз детали «Колпак»

Выполним анализ технологичности детали «Колпак» (рис. 1.1).

Важнейшим критерием технологичности является радиус закругления. Радиус закругления в данной части составляет 10 мм, а так как минимально допустимый радиус закругления в данной части [Rmin] > (2..4)s = 3 мм, то калибровка радиуса не требуется [2, с. 180].

Согласно [2, с. 282] радиус закругления в донной части детали должен быть не менее [r] > (2…8)S, следовательно, rmin = 6 мм. Для заданной детали при R = 6 мм R=10 мм условие выполняется, следовательно, калибровка не требуется.

Отверстие в дне диаметром 30 мм может быть получено пробивкой. Отверстия могут быть пробиты после выполнения операции вытяжки, поскольку расстояние от края отверстия до внутренней стенки составляет мм, а минимально-допустимая величина равна:

Cmin= R+0,5s = 5 + 0,53 = 6,5 мм, то отверстие в дне выполняется.

4 отверстия диаметром 13 мм могут быть пробиты одновременно, так как минимальное расстояние между краем отверстия и краем фланца при пробивке должно быть Bmin = (2..3)s = 6 .. 9 мм, а в детали оно составляет  

 

B = = 8,5мм > 6 мм.

 

Выполним анализ в соответствии точности штампуемой детали требованиям чертежа, руководствуясь рекомендациями [2, с. 320]. Результаты анализа и рекомендуемая точность штампа приведена в табл. 1.1

Согласно заданию, материалом детали является толстолистовая углеродистая конструкционная сталь 10  ГОСТ 19903-74 имеющая следующие характеристики [1, с. 478]:

• сопротивление срезу sср = 270МПа;
• предел прочности sв = 420МПа;
• относительное удлинение d = 28%.

 

Таблица 1.1 – Оценка точности штампа

Размеры детали,	Поле допуска, мм		Тип и точность штампа
	Детали	штампа
Ø80	0,3	0,3	обычной точности
Ø50	0,5	0,4	обычной точности
Ø30	0,8	0,7	обычной точности
Ø13	0,6	0,36	обычной точности

 

Материал обладает достаточной пластичностью для изготовления данной детали вытяжкой, поскольку предел прочности для вытяжки должен быть не более , а относительное удлинение . Таким образом данная деталь может быть получена следующими операциями листовой штамповки: вырубкой плоской заготовки, вытяжными операциями, пробивкой отверстий в дне и во фланце детали. Штамповка может выполнятся на универсальных кривошипных прессах в штампах, в многопозиционном штампе последовательной вытяжкой в ленте или в многопозиционных прессах-автоматах. В качестве исходной заготовки, используемой для получения плоской заготовки, может служить лист или лента в зависимости от серийности производства. Поскольку характер производства в данном случае мелкосерийный, то плоскую заготовку рационально получать из полосы, получаемой разрезкой листа на полосы.

 

2. Расчет размеров плоской заготовки

 

Поскольку деталь выполняется без утонения стенок, то размеры заготовки определяют из условия равенства поверхностей детали и заготовки с учетом припуска на обрезку. Так как деталь цилиндрическая осесимметричная, плоской заготовкой будет круг. Размеры заготовки рассчитываем по средней линии, так как толщина стенки детали превышает 1 мм. Рассчитаем размеры детали по средней линии без второй ступени и определим диаметр плоской заготовки для данной детали. Расчетная схема приведена на рис. 1.2.

 

Рисунок 1.2 – Расчетная схема заготовки

 

Рассчитаем высоту детали, при условии, что в торце ступень с меньшим диаметром будет перетянута на диаметр (рис. 1.2).

 

Рисунок 1.3 – Расчетные схемы элементарных участков

Таким образом, произведем расчет объёмов дна первой ступени и всей второй ступени детали:

 

1-четверть сферического  кольца (выпуклая):

 

 

;

 

2-кольцо:

 

;

 

3- четверть сферического кольца (вогнутая):

 

 

;

4-цилиндр:

 

;

 

5-четверть сферического  кольца (выпуклая):

 

 

;

 

 

6-круг:

 

 

 

Таким образом из условия равенства обьемов можем найти значение h1:

 

 

;

 

Тогда:

 

;

 

Отсюда будет равно:

 

 

 

Таким образом определим высоту :

 

.

 

Определение средних размеров (рис 1.2):

 

мм;

;

;

;

;

;

мм;

 мм,

 

где - диаметр фланца с учетом припуска [1, с. 233, табл. 6].

 

Определение  по упрощенной формуле:

 

 

 

=

, принимаем .

 

3. Раскрой листового проката

 

Рассчитаем параметры раскроя согласно источнику [2, с. 287].

Вид раскроя – с отходами по всему периметру, тип – прямой однорядный (рис.1.2).

По  рис. 1.4  и [1, c. 7, табл. 4] выбираем табличные значения перемычек:

• боковая = 3,2мм;
• между смежными заготовками = 2,7мм.

Таким образом расчетное значение перемычек будет определено по формулам:

;

,

 

где – коэффициент металла;

 – коэффициент  раскроя.

 

Выбираем способ фиксации полосы в штампе при вырубке заготовки: по упору без бокового прижима.

Допуски на ширину полосы при толщине материала S = 1,8 мм и предполагаемой ширине полосы свыше 100мм [1, с. 13, табл. 5]:

Dш = 1 мм.

 

Рисунок 1.4 – Схема раскроя полосы

 

Определение ширины полосы [1, с. 9]

 

,

 

где (при S=3 мм; 150<B<220) – допуск на ширину полос [1, с. 13, табл. 5].

Определим шаг подачи полосы в штампе по упору:

 

.

 

Определим показатели КИМ для листа :

 

Для поперечного раскроя:

 

Определяем количество полос в листе:

 

 шт.,

 

где d3 = 50мм – минимальный допуск на боковую обрезку листа.

 

Количество деталей из полосы:

 

  шт. 

Количество деталей из листа n = 94 = 36 шт.

 

Определяем ширину остатка листа:

 

Вост = L0 – BHn1 = 2000 – 215,4 9 = 61,4мм.

 

площадь вырубаемой заготовки:

 

Определим КИМ:

 

мм.

 

Для продольного раскроя:

 

Определим количество полос из листа:

 

 шт.

 

Определяем ширину остатка листа:

 

Вост = В0 – BH*n1 = 1000 – 118,2*8 = 54,4мм.

 

Определим количество деталей из полосы:

 

 шт.

 

Определим количество деталей из листа:

 

n = 9 4 = 36

 

Площадь вырубленной заготовки:

 

Определим КИМ:

 

 

Принимаем поперечный раскрой листа. Окончательный выбор исходной заготовки производим после расчета на ЭВМ (табл. 1.2). Используем программу Excel для подбора оптимальных размеров листа, вида раскроя.

 

Таблица 1.2 – Результаты расчетов параметров раскроя

L0, мм	B0, мм	n1, шт	n2, шт	КИМ
Поперечный раскрой
2000	600	9	2	0,5
2000	650	9	3	0,7
2000	670	9	3	0,68
2000	700	9	3	0,65
1420	710	6	3	0,6
1600	750	7	3	0,59
1600	800	7	3	0,55
2000	850	9	3	0,53
2000	900	9	4	0,67
2000	950	9	4	0,64
2000	1000	9	4	0,61
2000	1100	9	5	0,69
2000	1250	9	5	0,61
Продольный раскрой
2000	600	2	4	0,5
2000	650	2	4	0,47
2000	670	2	4	0,45
2000	700	3	4	0,65
1420	710	3	6	0,6

Продолжение таблицы 1.2

L0, мм	B0, мм	n1, шт	n2, шт	КИМ
1600	750	3	7	0,59
1600	800	3	7	0,55
2000	850	3	9	0,53
2000	900	3	9	0,5
2000	950	4	9	0,64
2000	1000	4	9	0,61
2000	1100	4	9	0,55
2000	1250	5	9	0,61

 

Как видно из расчетов (табл. 1.2) наиболее рационально использовать продольный раскрой полосы с размером листа 1,8х2000х650 мм. Для данного листа рассчитаем:

количество деталей в полосе:

 

шт.

 

количество полос:

 

шт.

 

количество деталей из листа:

 

 n = n1 . n2 = 36=27 шт.

 

 

 

Определим КИМ:

 

.

 

4. Определение показателей резки

 

Для резки выбранного листа на полосы принимаем ножницы гильотинные (с наклонными ножами). Начнем с ножницы НД 3316:

• угол створа ножей j = ;
• номинальное усилие Рн = 83кН.
• наибольшая толщина материала Smax = 4,0 мм
• наибольшая длинна, отрезаемой от листа заготовки Lmax = 2000мм.

Определяем наибольшее усилие резки [1, c.17] :