Графический редактор KOTEPRO (METH_S)

Посмотреть архив целиком

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШТАМПОВАННОЙ ДЕТАЛИ

Цель задания - проверить правильность простановки размеров на чертеже штампованной детали с учетом технологических ограничений к ее конструкции, предъявляемых операциями листовой штамповки.

3.1. Технологичность конструкции штампованной детали.

Анализ технологичности конструкции детали в целом и ее отдельных конструктивных элементов в первом приближении сводится к сравнению допустимых значений габаритных размеров, шероховатости поверхности, точности и т.д., зависящих от последовательности операций технологического процесса и применяемого оборудования, со значениями параметров, которые ожидается получить при изготовлении детали. Возникающие противоречия могут быть устранены технологом по согласованию с конструктором на основании экономической целесообразности принятого совместного решения.

Сравнение производят перебором параметров конструкции, представленных на чертеже детали. При несоответствии хотя бы одного входного параметра предельно допустимому значению вносят необходимые изменения до тех пор, пока не будут соответствовать значения всех входных параметров предельно допустимым, поэтому анализ технологичности носит циклический характер.

Выбор материала или анализ пригодности выбранного материала для листовой штамповки осуществляют как для металлов, так и для неметаллов. Их выбор в каждом случае производят по трем основным группам показателей:

- функциональным свойствам, например коррозионной стойкости, жаропрочности, стойкости к истиранию и т.д.;

- технологическим свойствам (степени пластичности, необходимости дополнительной термической обработки и т.д.);

- экономическим показателям, оценивающим, какой из материалов дешевле.

Наиболее распространенными металлами и сплавами для холодной листовой штамповки являются: стали различных марок, медь и ее сплавы, алюминий, магний и их сплавы, цинк и оцинкованная сталь, никель, титан и их сплавы. Сведения о некоторых из перечисленных материалах приведены в табл.3.1.

Латуни и бронзы из-за их высокой стоимости используют вместо сталей, главным образом, для деталей, которые должны иметь низкий коэффициент трения. Алюминиевые сплавы применяют в конструкциях с требованием малой плотности материалов (2,74 т/м3). Магниевые сплавы обладают малой плотностью (1,7 т/м3) и конструкции из них характеризуются высоким уровнем демпфирования (способностью гасить вибрации). Титановые сплавы имеют небольшую плотность (4,5 т/м3) при высоких прочностных свойствах, высокой коррозионной стойкости и жаропрочности.

Таблица 3.1. Наиболее распространенные сплавы для листовой штамповки.

Сплав Функциональные свойства

Сталь

2Х13Н4Г9 Коppозионная стойкость, жаpостойкость, пpочность

15X13 Пpочность, коppозионная стойкость в моpской воде

X14Г14Н3Т Коppозионная стойкость, жаpоcтойкость, пpочность

Сталь 08 Низкий поpог хладноломкости, высокая вязкость, низкая пpоч-ность и твеpдость

Сталь 20 Низкий поpог хладноломкости, высокая вязкость, износостой-кость, невысокие пpочность и твеpдость

Титановые сплавы

ВТ6 Высокая пpочность, жаpостойкость, коррозионная стойкость

ОТ4 Низкий ТКЛP (темпеpатуный коэффициент линейного расшире-ния), жаpостойкость, коppозионная стойкость

ВТ14 Пpочность, низкий ТКЛР, жаpостойкость, коppозионная стойкость

ВТ15 Высокая пpочность, жаpостойкость, коррозионная стойкость

Алюминиевые сплавы

Д16 Малая плотность, жаростойкость, коррозионная стойкость

Д18 Жаpостойкость, коppозионная стойкость, малая плотность

В95 Хладостойкость, коppозионная стойкость, малая плотность

АК6 Низкий ТКРЛ, малая плотность, коррозионная стойкость

Латунь

Л63 Низкий ТКЛР, износостойкость, высокие пpочность и твеpдость

ЛАН59-3-2 Коppозионная стойкость, высокие пpочность и твеpдость, изно-состойкость

ЛЖМц59-1-1 Низкий ТКЛР, высокие пpочность и твеpдость, коppозионная стойкость, износостойкость, высокая хладостойкость

Л90 Высокие теплопpоводность и электpопpоводность, износостой-кость, низкий ТКЛР

Бpонза

БpА5 Коppозионная стойкость, высокие электpопpоводность и тепло-пpоводность, износо

БpАМц10-2 Жаpостойкость, коppозионная стойкость, износостойкость

БpА7 Коppозионная стойкость, стойкость к истиpанию, высокие элек-тpопpоводность и теплопpоводность

БpОЦ4-3 Жаpостойкость, высокая пpочность, низкая вязкость, износостой-кость, коppозионная стойкость в моpской воде

БpАЖН10-4-4 Высокие пpочность и твеpдость, износостойкость, жаpостой-кость, коppозионная стойкость, хладостойкость

Если, например, техническим заданием предусмотрено функционирование прибора в условиях возможного попадания капель морской воды, то из материалов, представленных в табл.3.1, следует выбрать сталь 15Х3 или бронзу БрОЦ4-3

Сплав следует выбирать с учетом его стоимости. При равнозначности функциональных и технологических свойств нескольких сплавов следует провести простой расчет условной стоимости сплава с учетом процентного содержания легирующих компонентов, используя данные табл.3.2. Условную стоимость (у.с.) определяют сложением произведений процентного содержания каждого входящего в сплав компонента на его стоимость. Сравнением у.с. нескольких сплавов можно оценить экономическую целесообразность их применения.

Таблица 3.2. Условная стоимость компонентов, входящих в состав сплавов [1]

Материал Обозначение Стоимость в услов. ед.

Алюминий Бериллий Бор Ванадий Вольфрам Железо Кобальт Кремний Магний Марганец Медь Молибден Никель Олово Свинец Титан Углерод Хром Цинк Ю,А Б Р Ф В Ж К К Мг Г, Мг Д М Н О С Т У Х Ц 0.122 3.6 4.7 1.2 2.2 0.012 2.6 0.041 0.42 0.047 0.14 2.1 0.485 0.85 0.71 0.51 0.21 0.66 0.62

Маркировку качественных сталей осуществляют следующим образом: содержание углерода указывается в начале марки цифрой, отвечающей его среднему содержанию в сотых долях процента для конструкционных сталей (инструментальные стали не рассматриваем). Сталь, содержащая 0.1% С, обозначается как сталь 10. Буквы, обозначающие легирующие компоненты, пишут после цифры, указывающей содержание углерода. Если после буквы цифра отсутствует, то содержание легирующего компонента близко к 1,0 %. Исключение составляют молибден и ванадий, содержание которых в большинстве сталей 0,1...0,3%. Если легирующего компонента больше 1,5%, то следующая за буквой цифра указывает содержание этого компонента в %. Например, сталь 15Х содержит 0,15% углерода и 1..1.5% хрома.

Первые буквы в марке медных сплавов обозначают Л-латунь и Бр-бронза. Затем следует буква легирующего компонента и его среднее процентное содержание. А-алюминий, Б-берилий, Ж-железо, К-кремний, Мц-марганец, Н-никель, О-олово, С-свинец, Ц-цинк, Ф-фосфор. В марках латуней первые две цифры после буквы указывают процентное содержание основного компонента - меди. Содержание цинка не указывается, а определяется как остаточная разность. Например, ЛАЖ60-1-1 обозначает латунь, состоящую из 60% меди, 1% алюминия, 1% железа, остальное - цинк. В марках бронзы содержание меди не указывается, а определяется как остаточная разность.

В табл.3.3 и табл.3.4 приведен состав деформируемых титановых и алюминиевых сплавов, перечисленных в табл. 3.1.

Таблица 3.3. Состав некоторых деформируемых титановых сплавов

Марка Содержание элементов, %

сплава Al V Mo Ti Mn

ВТ6 6.0 - - 94.0 -

ОТ4 4.2 - - 94.6 1.2

ВТ14 6.2 4.2 - 89.6 -

ВТ15 4.8 1.4 3.2 90.6 -

Таблица 3.4. Состав некоторых деформируемых алюминиевых сплавов

Марка Содержание элементов, %

сплава Cu Mg Mn Cr Zn Si Al

Д16 4.2 1.5 0.6 - - - 93.7

Д18 2.6 0.3 - - - - 97.1

В95 1.7 2.3 0.4 0.12 6 - 89.48

АК6 2.2 0.6 0.6 - - 1.0 95.6

Основные технологические требования к конструкции штампованной детали в значительной степени определяются операцией листовой штамповки. Ниже перечислены такие требования для плоских деталей, получаемых из листовой заготовки толщиной s операциями вырубка-пробивка и вытяжка [2]:

а) ширину b узких и длинных вырезов контура, а также узких прорезей следует назначать с учетом неравенства b ³ 2s (рис.3.1);

а б

Рис.3.1 Ограничиваемые геометрические элементы контура для вырубки-пробивки листовой детали

б) следует избегать вырубки длинных и узких деталей постоянной шириной b ³ 3s, заменяя вырубку расплющиванием проволоки;

в) радиус r сопряжения линий контура при вырубке-пробивке зависит от угла a сопряжения: r > 0,25s при a > 90° и r > 0,5s при a < 90° (рис.3.2);

Рис.3.2 Радиусы сопряжения линий контура детали: а) при тупом угле сопряжения; б) при остром угле сопряжения

г) наименьший допустимый размер d или b пробиваемых отверстий (рис.3.3) следует брать из табл.3.5.

Рис.3.3 Минимальные допустимые размеры пазов и отверстий

Таблица 3.5. Наименьший допустимый размер пробиваемых отверстий.

Материал Форма отверстия

Круглое Прямоугольное

Титановые сплавы 1,3 s 1,0 s

Конструкционная сталь, бронза 1,0 s 0,7 s

Алюминиевые сплавы, латунь 0,8 s 0,5 s

д) pадиус сопряжения стенок контуpа детали, получаемой вытяжкой и отбоpтовкой, выбиpают из соотношения: rвн ³ 0.5s для внутренних стенок и rн ³ 1.5s для наpужных стенок (pис.3.4).

е) высота Н вытягиваемой стенки пpи вытяжке (см. рис.3.4) или борта h1 при отбортовке (см. рис.3.5б) должна быть не меньше 3s.

Рис.3.4 Эскиз детали, получаемой с помощью операции вытяжки

Рис.3.5. Эскиз детали: а) после операции вырубки-пробивки, б) после отбортовки.

ж) отверстие диаметром d2 должно отстоять от наружного края детали на расстоянии с, которое выбирают из условия с ³ 0,5d2 + s (см. рис.3.4).

з) минимальную ширину фланца детали, получаемой вытяжкой, выбирают из соотношения 0,5(D - d1) - rвн ³ 3s (см. рис.3.4).

и) расстояние х центра отверстия диаметром d2 относительно вытянутого края детали с радиусом сопряжения rвн должно удовлетворять неравенству х ³ rвн + 2s + 0,5d2 (см. рис.3.4).

к) начальный диаметр d0 контура под отбортовку рассчитывают по следующей эмпирической формуле [2]:

d0 = d ± 2(h1 - 0,43rв - 0,72s), (3.1)

где знак “+” берут при получении борта вокруг круглого контура, а знак “-” - при получении борта вокруг отверстия (см. рис.3.5);

л) расстояние а между двумя одновременно пробиваемыми отверстиями выбирают из условия а ³ 2s (рис.3.6).

Экономически обоснованная точность при изготовлении детали холодной листовой штамповкой оценивается IT12...IT14. Для повышения точности используют чистовые операции, например калибровку. Калибровка может повысить точность размеров на два квалитета. Допуски на линейные размеры приведены в табл.3.6, а отклонения размеров отверстий - в табл.3.7 [3].

Рис.3.6 Схема расположения одновременно пробиваемых отверстий на полосе

Таблица 3.6. Допуски на линейные размеры

Выдерживаемый размер, Величина допуска, мм

мм h 12 js 12

Свыше 1 до 3 Свыше 3 до 6 Свыше 6 до 10 Свыше 10 до 14 Свыше 14 до 18 Свыше 18 до 24 Свыше 24 до 30 0 0 0 0 0 0 0 - 0,10 - 0,12 - 0,15 - 0,15 - 0,18 - 0,18 - 0,21 7 7 7 7 7 7 7 + 0,05 + 0,06 + 0,075 + 0,075 + 0,09 + 0,09 + 0,105

Таблица 3.7. Отклонение размеров отверстий, мм

Толщина s Диаметр отверстия, мм

материала, мм до 10 Свыше 10 до 50 свыше 50 до 150

Свыше 0.2 до 1 Свыше 1 до 2 Свыше 2 до 4 0.05 0.06 0.08 0.08 0.10 0.12 0.12 0.16 0.20

Шероховатость поверхностей получаемой детали определяется шероховатостью исходного материала и чистотой штампа. При необходимости получения более качественной поверхности вводится последующая механическая обработка. Так, для притупления острых кромок детали после вырубки-пробивки применяют операцию галтовка.

3.3. Определение формы и размеров заготовки. Раскрой листового материала

На этом этапе определяют наиболее экономный раскрой листового материала. Различают два основных вида раскроя: безотходный и с отходами.

Экономичность раскроя оценивают коэффициентом q использования материала в процентах:

q = Fn / kBпL ž 100%, (3.2)

где F - площадь одной детали, n - число деталей из листа, k - число полос в листе, Bп и L - ширина и длина одной полосы.

Величина q в значительной степени зависит от размеров перемычек a12) от края полосы и перемычек а между деталями (рис.3.6). Основные назначения перемычек - компенсировать погрешность детали из-за непостоянства величины подачи заготовки и погрешность фиксации заготовки в штампе, причем перемычки должны обладать жесткостью и прочностью, достаточными для подачи материала. Наименьший допустимый размер перемычек а приведен в табл.3.8 [4].

Таблица 3.8. Наименьший допустимый размер перемычки а

Толщина s, мм Перемычка a, мм

до 0,3 св.0,3 до 0,5 св.0,5 до 1,0 св.1,0 до 1,5 св.1,5 до 2,0 0,4 1,0 1,2 1,4 1,6

Размер перемычек а1 и а2 берут из условия а12) = (1,2...1,5)а.

Ширину Вп однорядной полосы деталей рассчитывают по формуле:

Bп = DВ + 2a1 + DВ (3.3),

где DВ - максимальный размер детали вдоль ширины полосы и DВ - допуск на ширину полосы.

При раскрое материала следует учитывать, что он поступает в форме листа стандартных размеров, который предварительно необходимо разрезать на полосы. Число полос k в листе определяют делением ширины В листа на ширину Вп одной полосы: k (целое число) = В/Вп

Длину L полосы (листа) определяют следующим образом:

L = mžDL + (m-1)a + 2a2 + DL (3.4),

где DL - максимальный размер детали вдоль длины полосы, DL - допуск на длину полосы и m - число деталей в полосе.

Определяя из (3.4) количество m деталей в полосе и общее число деталей из листа как n = km, определяют коэффициент q использования материала по формуле (3.2).

Для резки листового материала используют: гильотинные и рычажные ножницы, дисковые (многодисковые) ножницы, вибрационные ножницы, отрезные штампы. Если из конструктивных соображений к качеству поверхности детали не предъявляется особых требований, то для снятия заусенцев, которые могут появиться в процессе вырубки, следует предусмотреть дополнительную операцию - галтовку.

Список литературы

1. Ковалев В.Г., Бондарев Г.С.. Выбор заготовок: Методические указания. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1990. 44 с.

2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. М.: Машиностроение, 1979. 576 с.

3. Бакулин С.Б. Технологические расчеты процессов холодной листовой штамповки, М:, Машиностроение, 1974. 276 с.

4. Головлев В.Д. Расчеты процессов листовой штамповки, М: Машиностроение,1974. 358 с.


Случайные файлы

Файл
29609.rtf
21880-1.rtf
61101.rtf
25266.rtf
OBG.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.