Разработка технологического процесса изготовления детали

Потребное усилие при вырубке зависит  от формы режущих кромок пуансона и матрицы [3].

 

 

 Рисунок 1.3 – Стадии процесса вырубки

 

Технологическое усилие вырубки при работе штампами с параллельными режущими кромками определяется по формуле

 

                                                               Р_д=us ,                                                        (1.3)

 

где  u – длина вырубаемого контура, мм;

       s – толщина материала, мм;

  - сопротивление срезу, МПа.

 

Величину сопротивления  металла срезу  , входящую в формулу 1.2,  определяют в лабораторных условиях, однако, на нее оказывает влияние ряд факторов [6]:

• факторы, связанные с материалом, формой и размерами детали (механические свойства металла и глубина проникновения пуансона в металл, толщина вырубаемого материала, форма и размеры вырубаемого контура;
• факторы связанные с конструкцией штампа (величина зазора, конструкция матрицы);
• условия вырубки (скорость деформации, смазка материала и инструмента, состояние режущих кромок пуансона и матрицы, степень твердости этих кромок).

Влияние этих факторов на сопротивление металла срезу  учитывается через безразмерный коэффициент k, поэтому действительное усилие разделения металла будет определяться по формуле [6]:

 

                                                 Р_д=usk

,                                         (1.4)

 

Р_д=1,2*372,5*2,5*420

Р_д=469350Н

 

При пробивке отверстий, величина действительного усилия разделения определяется по той же формуле, что  и при вырубке. Значения действительных усилий разделения металла при пробивке Р_д, рассчитанные по формуле 1.3, представлены в таблице .

 

Н

Важную роль при вырубке  и пробивке играет величина технологического зазора, под которым понимают положительную  разность z рабочих размеров матрицы и пуансона [7].

Зазор оказывает сильное  влияние на величину потребного усилия и работы вырубки, качество поверхности среза, точность получаемой детали, износ и стойкость штампа.

Величина зазора зависит  от механических свойств и толщины  материала [7]. В таблице 1.5  представлены значения минимальных и максимальных зазоров для некоторых материалов различной толщины.

Сталь 3 можно отнести к твердым сталям, поэтому при толщине материала 1,2 и 3 мм величины минимального z_min и максимального z_max зазоров равны 0,080 мм и 0,160 мм соответственно для заготовки толщиной 3 мм и 0,210 и 0,390 для заготовки толщиной 1,2 мм.

Толщина материала 2,5мм

мм

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Гибка вилки

 

Придание требуемых форм и размеров вилке необходимо осуществлять гибкой заготовки. Гибка это технологическая операция листовой штамповки,в результате которой из плоской или изогнутой заготовки при помощи штампов получается изогнутая пространственная деталь.  Гибка может быть одноугловая, двухугловая, четырехугловая и многоугловая. Для изготовления вилки необходимо приемнить двухугловую гибку.

В зависимости от характера  деформаций, имеющих место по толщине  изгибаемой заготовки на разных стадиях ее деформирования,различают упругий,упруго-пластический и пластический изгиб.

При гибке в зоне изгиба возникают  вначале упругие,а затем пластические деформации,в результате чего заготовка получает большие прогибы,которые сохраняются и после снятия внешних нагрузок. Деформация заготовки происходит вблизи углов гибки. В процессе гибки слои металла, расположенные у внутренней поверхности, испытывают сжатие в продольном направлении и растяжение в поперечном,а слои,расположенные у внешней поверхности – растяжение в продольном направлении и сжатие в поперечном. Между растянутыми и сжатыми слоями находится нейтральный слой, не изменяющийся по длине.

Так как отношение  радиуса гибки к толщине заготовок  менее 5, а ширина заготовок больше утроенного  радиуса,то состояние металла в месте изгиба будет объемно-напряженное и плоско-деформированное (рисунок 1.3) [7]. Это объясняется тем, что при гибке широких полос поперечная деформация вдоль линии изгиба затруднена.

 

Рисунок 1.4 – Схема напряженного и деформированного состояний металла при гибке широких полос

 

При двуугловой гибке (изготовление вилки), усилие определяется по формуле

 

                                            

,                               (1.5)

 

где с = 0,1 – коэффициент, зависящий от длины загибаемой полки и    толщины материала.

 

где b – длина заготовки, мм;

      s – толщина заготовки, мм;

      ε_в = 0,17 -  относительное удлинение материала;

      σ_в = 490 МПа – временное сопротивление разрыву;

      r  - радиус гибки, мм;

      α_х  - угол гибки (рисунок 2.12), град.

 

Кроме усилия, необходимого непосредственно  для гибки, необходимо учитывать силу трения между скользящими плоскостями детали и рабочими частями штампа Р_тр, которую можно принять равной 0,3 . Тогда

 

                                         Р=Р_{0 тах} + Р_тр = 360067 Н,                               (1.6)

 

Так как при гибке  предлагается использовать штамп с  пружинным выталкивателем (давление пружины Р_пр=0,25 Р_{0 тах}), то полное усилие гибки, с учетом сил трения, будет равно

 

                                           Р=Р_{0 тах} + Р_тр + Р_пр = 56537 Н,                             (1.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Описание прессового  оборудования

 

В штамповочном цехе УПП ВОС установлены  ножницы кривошипные листовые Н 461, однокривошипный открытый пресс  простого действия КД 2126 и гидравлический пресс Д2430Б.

 

2.1 Ножницы кривошипные листовые

 

Кривошипные ножницы  относятся к оборудованию, предназначенному для разделительных операций [8]. Листовые ножницы модели Н-461 являются двухкривошипными. Технические характеристики листовых ножниц модели Н-461 представлены в таблице 2.1. Их конструкция подобна двухкривошипному прессу открытого типа, оснащенного прижимным механизмом. Секционные смежные ножи закрепляют на ножевой балке, перемещающейся по направляющим станины. Поскольку при резании возникают не только сила резания, но и сила распора между ножами, ножевая балка должна быть достаточно жесткой как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. На столе ножниц устанавливается неподвижный нож с механизмом регулировки зазора между ножами. Для облегчения перемещения листа на столе применяют шаровые подпружиненные опоры.

Ножевая балка соединена  шатунами с двухкривошипным валом. Сила тяжести ножевой балки воспринимается двумя наклонными уравновешителями. Большие размеры ножевой балки позволяют применять тянущие шатуны, что обеспечивает компактность исполнительного механизма и машины в целом.

На рисунке 2.1 приведены схемы исполнительных кривошипно-шатунных механизмов [9]

Прижимной механизм может  быть гидравлическим или механическим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        Таблица 2.1 – Технические характеристики

                         листовых ножниц

Модель	Н-461
Наибольшие размеры разрезаемого металла, мм    Ширина      Толщина	2000   6,3
Число хода ножа в мин	40
Величина  ходов ножа в мин	80
Расстояние между стойками в  свету, мм	2250
Расстояние от линии реза до станины (вылет), мм	300
Наибольшая ширина листа, отрезаемая с упором, мм	500
Количество прижимов	1
Усилие прижима, кг	900
Ход прижима, мм
Вес ножниц,  кг	4205
Габариты ножниц:
слева направо, мм	2930
спереди сзади, мм	1960
Высота,  мм	2110

 

 

Задний упор служит для установки ширины отрезаемой полосы. Упор может приводиться вручную или электродвигателем, обеспечивая две скорости перемещения – высокую для перемещения и низкую для установки на заданный размер. До начала процесса разделения упор должен отводиться от торца листа, чтобы отрезаемая полоса не заклинивалась при резании.

Привод небольших ножниц, как правило, двухступенчатый через  ременную передачу и зубчатую пару. В приводе большинства конструкций  ножниц, имеющих невысокую быстроходность, применяют  червячную передачу, обеспечивающую компактность и надежность в работе.

 

 

                                а                                     б                       в 

Рисунок 2.1 – Схемы кривошипно-шатунных механизмов для перемещения ножевой балки ножниц с тянущим шатуном (а) и (в), толкающим шатуном (б):

R – радиус кривошипа; е – дезаксиал; s – ход; Н – наибольший ход; L – длина шатуна; α – рабочий угол поворота кривошипа; γ – угол наклона ножа; β – минимальный угол отклонения шатуна от вертикали; μ – угол положения кривошипа относительно вертикальной оси при нижнем положении ножевой балки.

 

Возможность работы ножниц одиночными ходами обеспечивается фрикционной  дисковой муфтой и тормозом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Однокривошипный открытый пресс простого действия КД 2126

 

Пресс КД 2126 относится  к однокривошипным открытым прессам  простого действия. Технические характеристики пресса КД 2126 представлены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Технические характеристики пресса КД 2126

Тип пресса	КД 2126
Номинальное усилие пресса, кН	400
Размеры заготовок, мм:    круглых (диаметр)    прямоугольных  (в направлении подачи)	90-240 90 240
Толщина заготовки, наименьшая, мм	1,0
Ход шибера, мм	250
Частота непрерывных  ходов ползуна, мин-1	65
Суммарная мощность электродвигателей, кВт	4,28
Габаритные размеры (длина ширина высота над уровнем пола), мм	2400 1600 2690

 

Открытые листоштамповочные  прессы состовляют до 80 % парка кривошипных  прессов. Они удобны в эксплуатации и обслуживании и применяются в различных отраслях промышленности. Параметры однокривошипных открытых прессов простого действия регламентируются ГОСТ 9408 – 89Е, в соответствии с которым однокривошипные открытые прессы изготавливаются номинальной силой 25-4000кН и числом ходов ползуна в минуту соответственно 36-224. Для прессов номинальной силой 25-630 кН возможно применение регулируемого числа непрерывных ходов ползуна в диапазоне 63-400 ходов в минуту.

Однокривошиппные прессы выполняют в трех модификациях: с уменьшенными, нормальными и увеличенными размерами стола. Соответственно может изменяться и быстроходность прессов [9]. Быстроходные прессы (рисунок 3.2) имеют наиболее простой главный привод, в котором от электродвигателя 7 движение передается на маховик 5, смонтированный на главном валу 17, расположенном в опорах станины 2. В маховик встроена фрикционная муфта 15, а  на другом конце главного вала установлен фрикционный тормоз 13.

Рисунок 2.2 – Схема конструкции однокривошипного открытого пресса простого действия

1 – основание станины; 2 – станина; 3 – ползун; 4 – шатун; 5- маховик; 6 – клиноременная передача; 7 – электродвигатель; 8 – выталкиватель; 9 – предохранитель; 10 – механизм  регулировки закрытой высоты; 11 – механизм регулировки хода ползуна; 12 – привод средств автоматизации;  13 – тормоз; 14 – риверс; 15 – муфта; 16 – уравновешиватель; 17 – главный вал; 18 - пневматическая подушка

Муфта и тормоз оборудованы  электропневматической системой управления с индивидуальным реверсом 14. При включении пресса отключается тормоз, освобождая главный вал, и только после этого включается муфта, обеспечивая передачу движения на главный вал пресса. В процессе остановки ползуна пресса вначале отключается муфта, и только затем включается тормоз. Такая последовательность срабатывания фрикционных узлов необходима для исключения возможности одновременного их срабатывания и вызванного этим интенсивного износа фрикционных элементов. В современных открытых прессах применяют сблокированные узлы муфта – тормоз, обеспечивающие требуемую последовательность срабатывания фрикционных узлов. Для этого муфта и тормоз монтируются на станине со стороны маховика, а другой конец главного вала оснащается элементами привода 12 средств автоматизации.

В прессах с быстроходностью  до 63 ходов в минуту и номинальной  силой свыше 63 кН, применяют одноступеньчатую зубчатую передачу с расположением  маховика на приемном валу, а сблокированные муфту и тормоз – на главном  валу пресса.

Главный исполнительный механизм открытых прессов четырехзвенный кривошипно-шатунный. Шатуны механизма изготавливают разъемными, состоящими из корпуса и винта, имеющего сферическую опорную головку в ползуне. Разъемные шатуны с резьбовым соединением используют в качестве механизма регулировки закрытой высоты пресса. При регулировке закрытой высоты пресса ввертыванием или вывертыванием винта в корпус шатуна меняется длина шатуна, что отражается на кинематических параметрах главного исполнительного механизма.

Ползуны выполняют коробчатой формы с вынесенными V-образными или прямоугольными направляющими. Для повышения точности перемещения ползуна длину направляющих стремятся увеличить.