Проектирование вытяжки

 

Исходные  данные.

№ варианта	d1	d2	H	r	S	Материал
11	89Н10	-	80	2,0	1,0	Сталь 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор оптимального процесса изготовления изделия  обработкой  давлением.

 

 

Основными показателями для выбора оптимального процесса изготовления изделия при обработке его давлением являются:

 

• Внешняя конфигурация изделия (простая, сложная);
• Внутренняя конфигурация изделия  (простая, сложная);
• Пластичность материала (низкая, высокая);

 

Для данного изделия, производимого из сплава марки Сталь 10 (высокопластичный материал), и имеющего простые наружную и внутреннюю конфигурации, наиболее оптимальный вариант изготовления - это вытяжка.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение размеров исходной заготовки.

 

    Для определения размеров плоской заготовки при вытяжке полых тел существует пять методов. Аналитические методы: метод равенства поверхностей, метод равенства объемов, метод равенства масс. Графические методы: графоаналитический метод, графический метод.

Метод равенства объемов  используют для определения размеров заготовки при вытяжке с утонением материала. Методом  равенства масс пользуются при наличии готового образца изделия. Графоаналитическим методом определяют размеры заготовок для деталей сложной формы.

Методом равенства поверхностей рассчитывают размеры заготовок при вытяжке без утонения материала. При этом полагают, что толщина и площадь поверхности заготовки при вытяжке не изменяются: Fз=FD, где

Fз- площадь поверхности заготовки, мм;

FD- площадь поверхности детали, мм.

Для круглой плоской заготовки   FD = , отсюда

, где

Dз- диаметр заготовки, мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Площадь поверхности детали FD определяют как сумму площадей элементарных  поверхностей с учетом припуска на обрезку h.

Согласно справочным данным : h = 5,5 мм., при H/dср=0,89.

При толщине материала S<2 мм. расчет ведется по наружным размерам детали.

 FD = ;

 FD = f1+f2+f3;

 

 

;

;

 

Подставляя данные в формулу, получим:

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  размеров полуфабрикатов по операциям  вытяжки.

 

 

   Диаметры полуфабрикатов по переходам вытяжки определяются согласно следующим зависимостям:

d1=Dз/k1; d2=d1/k2; d3=d2/k3 и т.д., где

k1, k2, k3,kn – коэффициенты вытяжки.

Значения коэффициентов вытяжки:

 k1=1,66; k2=1,21; k3=1,06;

при относительной толщине  заготовки 

Высоты полуфабрикатов по переходам вытяжки определяют по формуле:

.

Подставляя значения в формулы, получим диаметры и высоты полуфабрикатов.

 

Диаметры:

d1 =197/1,66=118,7 мм.;            d2 = 118,7/1,21=98,1 мм.;

 

d3 =98,1/1,078=91 мм.

 

Высоты:

;          мм.;

 мм

 

Определение технологических параметров вытяжки.

 

1.Определение деформирующего усилия

 

Деформирующее усилие можно  определить по формуле:

, где

Р - деформирующее усилие, МН;

d - наружный диаметр полуфабриката после соответствующей операции вытяжки, м;

S - толщина материала, м;

k - коэффициент вытяжки;

- временное сопротивление разрыву, MПа

Для материала Сталь 10: =340 МПа.

Деформирующие усилия:

МН=83,6кН;

МН=22,0кН;

МН=8,2кН;

 

2. Определение усилия прижима

 

Для первой операции при  следует применять вытяжку с прижимом. Усилие прижима для первой операции вытяжки определяется по формуле:

, где

Q – усилие прижима, мН.

 

0,0177 МН = 17,7кН.

 

На последующих операциях вытяжки  усилие прижима определяется по формуле:

, где

диаметры детали до и после  операции вытяжки, м;

- радиус закругления матрицы м., = 6S =6 мм;

q- удельное усилие прижима, МПа;

, где

d1- диаметр детали после первой вытяжки, м.

 МПа.

 

 

Для последующих операций при  следует проводить вытяжку с прижимом, а при - без прижима.

 

 

Для второй операции:

 

- вытяжка с прижимом.

МН=2,4 кН.

 

 

Для третьей операции:

, следовательно, и третья операция проводится с прижимом.

 МН=0,2кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение рабочих размеров матрицы и пуансона.

   Радиусы закругления вытяжных матриц в зависимости от материала : =7S= мм.; на последующих операциях вытяжки радиусы закруглений матрицы принимают:

=(0,7…0,9) , где

- радиус матрицы на предыдущей операции;

Радиус закругления пуансонов  на первой операции можно принять  равным радиусу закругления матрицы. На последней операции вытяжки принимают равным заданному радиусу готовой детали. Величина одностороннего зазора между матрицей пуансоном составляет для первой операции вытяжки  z = (1,3…1,5)S, для последующих операций z = (1…1,1)S.

Если детали изготавливаются с  точностью по 11-12 квалитетам, то последняя (калибровочная) операция осуществляется с зазором

z = (1…1,1)S.

Размеры пуансона и матрицы  на последней операции вытяжки, при заданном внутреннем диаметре детали с учетом припуска на износ пуансона, определяются по следующим формулам:

;

, где

-размеры пуансона матрицы, мм

-номинальный внутренний размер  детали, мм;

-допуск на размер детали, мм;

- допуск на размеры пуансона и матрицы, мм.

Допуски на размеры пуансона и матрицы назначаются из

следующих соотношений:  ; , но не грубее 8-9 квалитета точности.

Высота рабочего пояска матрицы: 0,2 мм.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент использования металла.

 

 

 

 

Продольное  расположение заготовок.

 

 

 D=197 мм.

 мм. (ГОСТ 19903-74).

 а=1,5 мм., при толщине  листа 1 мм.

 A=D+a=197+1.5=198.5 мм.

 B1=D+2a=197+3=200 мм.

(число поперечных рядов).

(число продольных рядов).

 N= NA×NB1= .

.

Отходы составляют: 35,6%.

 

 

 

 

 

 

Расположение заготовок  на листе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расположение  заготовок в шахматном порядке.

 

 

 

 D=197 мм.

 мм. (ГОСТ 19903-74).

 а=1,5 мм., при толщине  листа 1 мм.

 А=D+2a=197+3=200 мм.

 мм.

 мм.

.

 (Число продольных рядов).

(Число поперечных рядов).

.

.

Отходы составляют: 38,7%.

Вывод: выбираем первый способ расположения заготовок (продольное расположение), так как он более экономичный.

Расположение заготовок  на листе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор технологического оборудования.

 

 

Первый  вариант: все операции выполняются на прессе двойного действия. В этом случае усилие внутреннего ползуна в момент начала вытяжки должно быть не менее 83,6 кН, усилие внешнего ползуна – не менее 17,7 кН, ход внутреннего ползуна не менее 171 мм.

 

 

Второй  вариант: все операции вытяжки выполняются на кривошипном прессе простого действия. В этом случае усилие ползуна в момент начала вытяжки должно быть не менее 101,3кН, а его ход при работе «на провал»- не менее 85,5мм., при работе с обратным выталкивателем- не менее 171 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однокривошипный пресс простого действия

КИ2132.

 

 
КОНСТРУКТИВНЫЕ  ОСОБЕННОСТИ:

Станина - сварная. Внутренние напряжения в сварных швах стабилизированы  термической обработкой.

Стол станины имеет  увеличенные размеры окна для  проваливания штампуемых деталей.

Привод двухступенчатый (клиноременная и зубчатая передачи) с расположением валов перпендикулярно  фронту пресса. Зубчатые колеса помещены в специальном отсеке станины.

Муфта и тормоз с фрикционными дисками с металлокерамическим  покрытием, работающими в масляной ванне, имеют высокую долговечность. Исключено выделение вредных веществ в окружающую среду.

Управление муфтой и  тормозом - электропневматическое, через  сдвоенный распределитель, двуручное от кнопок, расположенных на стационарном или переносном пульте, а также от педали.

Ползун имеет 8 удлиненных направляющих поверхностей и увеличенные  в плане размеры, позволяющие  устанавливать крупногабаритные штампы. Два пневматических цилиндра уравновешивают вес ползуна со штампом.

Гидравлический предохранитель от перегруза вмонтирован в ползун.

Выталкиватель в ползуне - механический.

Система смазки - жидкая циркуляционная.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ  ОСНАЩЕНИЕ:

Пневматическая подушка в столе.

Подача и правильно  разматывающее устройство для штамповки  из ленты.

Защитные ограждения.

Наименование  параметров.	КИ2132
Номинальное усилие, Кн	160
Ход при номинальном  усилии, мм	7
Длина хода, мм	20…180
Число ходов, мин-1	72
Закрытая высота, мм	460
Регулировка ползуна, мм	120
Размер ползуна, мм	860x540
Размер стола, мм	1300x750
Мощность электродвигателя, кВт	12

 

(Барнаульский завод механических прессов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

 

1. Ковка и штамповка:  Справочник в 4т. Т.4 «Листовая штамповка»

под ред. А.Д. Матвеева; Ред. совет: Е.И.Семенов (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 1985-1987.-544с.

2. Зубцов М.Е. Листовая  штамповка- 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение, 1980.- 432с.

3. Головин В.А. и  др. Технология и оборудование холодной штамповки- М.: Машиностроение, 1987.-352с.

4. Аверкиев Ю. А., Аверкиев  А.Ю. Технология холодной штамповки-  М.: Машиностроение, 1989.- 304с.

5. Справочник конструктора  штампов: Листовая штамповка/Под  ред. Л.И. Рудмана.- М.: Машиностроение, 1988.-496с.