67736

Расчет затрачиваемой работы при вырубке (пробивке) и гибке изделий из латуни Л63

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Процесс выдавливания осуществляют на специальных токарно-давильных станках. Оправка, изготовляемая из металла, вращается с заданной скоростью. Заготовка с помощью прижима удерживается на оправке и благодаря силам трения вращается вместе с ней. Передача деформирующих усилий осуществляется с помощью...

Русский

2014-09-14

397.5 KB

17 чел.

Содержание

Введение…………………..………………………………………………...5

1 Определение размеров заготовки при гибке………….……………………8

2 Разделительные операции листовой штамповки………………………….13

2.1 Характеристики операций группы резки………………………………..13

2.2 Расчет усилия и затрачиваемой работы при вырубке (пробивке) штампами с параллельными режущими кромками……………………….….15

3 Формоизменяющие операции листовой штамповки……….…………….18

3.1 Характеристика гибочных операций и напряженно - деформированное состояние металла при гибке…………………………………………....18

3.2 Определение усилия и затрачиваемой работы при гибке полосы на одноугловом штампе…………………………………….………………….19

Заключение……………………………………………….……………….25

Список литературы……………………………………….…………...….26

Приложение……………………………………………….……………...27

              Графическая часть


Введение

Штамповка является одним из видов обработки металлов давлением, производимой при помощи штампов на прессах. Штамповка может производиться как из объемной заготовки, так и из листовой заготовки – листового материала. Первый процесс называют объемной штамповкой, второй – листовой.

Холодная штамповка представляет собой процесс изготовления самых разнообразных по назначению, форме и размерам деталей из листовой или объемной заготовки в холодном состоянии.

Все холодноштамповочные операции делят на:

Разделительные;

Комбинированные;

Формоизменяющие;

Штампосборочные.

К разделительным операциям, связанным с отделением одной части от другой по замкнутому контуру относятся: пробивка, обрезка, чистовая вырубка, просечка.

К формоизменяющим операциям, в процессе которой плоская или не плоская превращается в деталь требуемой формы без утонения материала. К ней относятся: гибка, линейная формовка, отбортовка, формовка и протяжка – вытяжка с утонением стенок изделия.

Комбинированная штамповка представляет собой совмещение отдельных технологически разных операций в одну.

Методом холодной штамповки изготавливают детали светильников из проката черных металлов, алюминия и латуни. Чаще всего для этого применяют листовые заготовки толщиной 0,4-4,0 мм.

На светотехнических заводах применяют все виды холодной штамповки. Особенно широкое применение среди всех операций холодной штамповки при изготовлении световых приборов нашли вырубка (пробивка) и гибка. При помощи вырубки изготавливают детали очень широкой номенклатуры и назначения. Гибку применяют при изготовлении корпусов люминесцентных светильников, кронштейнов, ламподержателей и других деталей различного назначения. Гнутые детали из трубчатых заготовок широко применяют при изготовлении светильников для освещения жилых помещений – люстр, бра, торшеров, настольных ламп.

Вытяжка. Это операция штамповки, в процессе которой из плоской заготовки получается полая деталь замкнутого контура. Используется для изготовления корпусов светильников для ЛЛ и ЛН, а также для отражателей. По характеру и степени деформации вытяжка бывает:

-без утонения материала;

-с утонением толщины материала или протяжка;

-комбинированная вытяжка.

Ротационная вытяжка. Наиболее характерным методом формообразования осесимметричных деталей СП является ротационное выдавливание (ротационная вытяжка). Ротационным выдавливанием (вытяжкой) называется технологический процесс формообразования детали путем обжатия ее деформирующим инструментом (роликом) по вращающейся оправке либо вращающимся деформирующим инструментом по неподвижной оправке.

Процесс выдавливания осуществляют на специальных токарно-давильных станках. Оправка, изготовляемая из металла, вращается с заданной скоростью. Заготовка  с помощью прижима  удерживается на оправке и благодаря силам трения вращается вместе с ней. Передача деформирующих усилий осуществляется с помощью давильника или ролика, которые изготавливаются из легированных износостойких инструментальных сталей. При деформации мягких металлов применяют пластмассовые ролики, при деформации сталей - бронзовые.

В зависимости от толщины и пластичности выдавливаемого металла вращение шпинделя давильного станка колеблется в пределах 20-1500 об/мин. Как правило, чем толще и тверже металл, тем меньше должна быть скорость вращения шпинделя стакана.

Резка листового металла штампами. При резке (вырубки) металла в штампах роль верхнего перемещающего режущего ножа выполняет пуансон, а нижнего неподвижного - матрица. При этом пуансон имеет меньшие размеры, чем матрица, и образуется зазор между ними.

Гибка листового материала. Гибкой называется технологическая операция листовой штамповки, в результате которой из плоской заготовки при помощи штампов получается изогнутая пространственная деталь. Гибка производится на гидравлических прессах, а также на специальных гибочных машинах - бульдозерах.

При гибке в зоне изгиба возникают сначала упругие, а затем пластические деформации, в результате чего форма заготовки изменяется и сохраняется после снятия нагрузок.


1 Определение размеров заготовки при гибке

Различают два основных случая гибки:

- по кривой определенного радиуса;

- под углом закругления при r<0,3s.

Гибка по кривой определенного радиуса

Для определения длины заготовки можно пользоваться способом развертки детали, основанном на том, что нейтральная линия сохраняет при гибке свои первоначальные размеры и расположена в местах закруглений на расстоянии  от внутренней стороны изделия (рисунок 1). Поэтому для определения длины заготовки сложной детали следует просуммировать длину прямолинейных участков загибаемого изделия с длиной закругленных участков, подсчитанных по нейтральному слою.

Рисунок 1 – Расчет длины заготовки

Для детали с одним перегибом в 900 (рис.1) длина заготовки определяется по формуле:

  (1.1)

где: - прямолинейные участки загибаемого изделия, мм;

- длина нейтрального слоя закругленного участка, мм;

- радиус закругления, мм;

    - коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя

Для малых упругопластических деформаций, например при гибке с относительным радиусом закругления   принимают, что нейтральный слой проходит по середине толщины полосы  то есть его положение определяется радиусом кривизны  А  находится по формуле

     (1.2)

Для значительных пластических деформаций, что имеет место при гибке заготовок с относительным радиусом закругления  изгиб сопровождается уменьшением толщины материала и смещением нейтрального слоя в сторону сжатых волокон. В этих случаях радиус кривизны нейтрального слоя деформации следует определять по формуле:

,   (1.3)

где: - коэффициент утонения материала (толщина материала после гибки, мм);

b – начальная ширина полосы, мм;

bср – средняя ширина полосы после гибки, определяемая путем обмера, мм.

Учитывая, что в листовой штамповке приходится иметь дело преимущественно с гибкой широких заготовок, у которых ширина во много раз больше толщины, можно принять  Тогда радиус кривизны можно определять по формуле:

  (1.4)

Коэффициент утонения при гибке  зависит от рода материала, относительного радиуса гибки  и угла загиба . Расстояние нейтрального слоя от внутренней поверхности загибаемой заготовки при гибке широких полос находится по формуле

  (1.5)

Для детали с одним перегибом при угле  длина заготовки определяется по формуле:

,  (1.6)

где:  - угол гибки, град.

Необходимо определить размеры заготовки при гибке. Исходные данные для расчета: Размеры детали – l1 =l2 =10мм, , радиус закругления – r=2 мм, толщина s –0,5 мм, материал – Латунь Л63, тип гибки – одноугловая под прямыми углами и закруглениями.

Решение

Расчет длины заготовки детали с одноуглолвым перегибом в 900 и закруглением определяется по формуле (1.1):

Для простоты вычислений x0 возьмем из [4,с.56], для радиуса скругления 2мм и толщины 0,5мм, коэффициент x0 = 0,47.

Получаем длину заготовки детали с одноугловым перегибом в 900 равную:


2 Разделительные операции листовой штамповки

2.1 Характеристики операций группы резки

Резка – вырубка представляет собой процесс отделения одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру при помощи штампов на механических – кривошипных или гидравлических прессах.

Рисунок 2.1 - Схема вырубки металла штампом и образующееся при этом напряженно-деформированное состояние ( -напряжения, -напряжения)

В штампах в отличие от ножниц роль верхнего перемещающегося режущего ножа выполняет пуансон 1, а нижнего неподвижного – матрица 2 (рис.2.1). При этом пуансон имеет меньшие размеры, чем матрица, и образуется так называемый зазор.

В зависимости от назначения и характера выполняемой работы операции группы резки разделяют на следующие.

Отрезка – полное отделение одной части материала от другой по незамкнутому контуру, по прямой или по кривой линии. Эта операция производится на отрезном штампе из мерной полосы или листа без боковых отходов.

Вырубка – полное отделение металла по замкнутому контуру, при котором отделяемая часть заготовки является изделием. Она производится при помощи вырубного штампа.

Пробивка – операция, имеющая целью получение в вырубленной детали  или в листе отверстия путем отделения при помощи пробивного штампа части материала по замкнутому контуру.

Надрезка – операция, при которой происходит частичное отделение материала по незамкнутому контуру, без удаления остатков.

Разрезка – разделение плоских, гнутых или полых заготовок на две или несколько отдельных деталей.

Обрезка (обрубка) – полное отделение неровного края или лишнего металла по наружному контуру плоских, гнутых или вытянутых изделий.

Зачистка – небольшая обрезка заранее предусмотренного припуска на плоских заготовках – деталях с целью получения точных размеров и формы, острых кромок и гладкой перпендикулярной поверхности среза.

Просечка – отделение листовых неметаллических материалов по замкнутому контуру при помощи просечных – ножевых штампов.


2.2 Расчет усилия и затрачиваемой работы при вырубке (пробивке) штампами с параллельными режущими кромками

Расчетное усилие вырубки в (Н) определяют по формуле:

            где:

                   Lпер – длина контура (периметр) вырубаемой детали, мм2;

  s – толщина материала, мм;

  ср– сопротивление срезу (вырубке), кгс/мм2.

Действующее усилие вырубки определяем по формуле:

                                                                                                              (2.2)

Работу, затрачиваемую при вырубке, можно определить по формуле:

,   (2.3)

 где: - отношение среднего усилия Рср к максимальному Р.

Рср в зависимости от толщины и твердости материала  составляет от 0,75 до 0,3 от максимального усилия Р. С достаточной для практики степенью точности в формуле 2.3 может быть выбран в зависимости от толщины материала s (таблица 2.1). Для мягких и более тонких материалов необходимо брать значения коэффициентов , близкие к верхним пределам, а для более твердых – близкие к нижним пределам.

Таблица 2.1 – Зависимость от толщины материала

Толщина материала s, мм

Коэффициент

<2

0,75-0,55

2-4

0,55-0,45

>4

0,45-0,3

Необходимо определить усилие и затрачиваемую работу для вырубки прямоугольной пластины с размерами b = 20 мм. Материал – латунь – Л63; s = 0,5 мм; ср = 26 кгс/мм2;  По величине усилия подобрать оборудование.

Решение

Расчетное усилие вырубки для заготовки определяем по формуле (2.1):

Периметр детали определяем по формуле:

Расчетное усилие вырубки для отверстий определим по формуле 2.1

Периметр детали определяем по формуле: 

Где: а , с – стороны вырубаемого отверстия, а = с = 1мм.

Общее расчетное усилие вырубки равно:

Pсум=Pо+Pз= 1001,7+104= 1105,7 кгс = 11057 Н

Действующее усилие вырубки определяем по формуле (2.2):

По действующему усилию вырубки выбираем однокривошипный пресс простого действия КД2320 на 100 кН.

Работу, затрачиваемую на вырубку определяем по формуле (2.3);

3 Формоизменяющие операции листовой штамповки

3.1 Характеристика гибочных операций и напряженно - деформированное состояние металла при гибке

Гибка листового материала представляет собой процесс упругопластической деформации, протекающий различно с обеих сторон изгибаемой заготовки.

В процессе гибки (рисунок 3.1) внутренние слои металла (со стороны пуансона) испытывают сжатие, внешние (со стороны  матрицы) – растяжение. Между сжатыми и растянутыми слоями находится нейтральный слой, не изменяющийся по длине, положение которого определяется радиусом кривизны . Гибку в штампах можно производить с прижимом заготовки и без прижима. Гибка с прижимом не допускает смещения заготовки в процессе изгиба ее и применяется обычно для изделий повышенной точности. Более высокая точность при гибке достигается за счет применения технологических отверстий и зажима заготовки

между пуансоном и выталкивателем. Технологические отверстия позволяют точно фиксировать заготовку в штампе, а также не допускают сдвига ее во время гибки.

 Рисунок 3.1 - Деформация металла при изгибе ОО – нейтральный слой

3.2 Определение усилия и затрачиваемой работы при гибке полосы на одноугловом штампе

Данная задача сводится к случаю балки, лежащей на двух опорах с расстоянием между ними, равным lх, и нагруженной посередине усилием Ро; пока без учета силы трения (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Схема к расчету усилия при гибке полосы на одноугловом штампе.

Изгибающий момент для прямоугольного сечения будет равен:

               (3.1)

где:        - усилие гибки, Н;

                 - расстояние между опорами, м;

- момент сопротивления полосы, равный для прямоугольного сечения ;

в - предел прочности, кгс/мм2.

Усилие гибки для любого положения пуансона:

   (3.2)

Наименьшее усилие будет в начале гибки, когда ; наибольшее усилие получается в конце гибки при

Тогда

   (3.3)

Так как кроме усилия, необходимого непосредственно для гибки, приходится также преодолевать силу трения между скользящими плоскостями детали и рабочими частями штампа (если разложить  на две силы, перпендикулярные к рабочим стенкам штампа), то действительное усилие  будет всегда больше на величину силы трения , которую при коэффициенте трения =0,3 можно принять с некоторым запасом max.

Тогда

    (3.4)

Установление минимально допустимого внутреннего радиуса закругления детали, или радиуса закругления пуансона rmin, имеет весьма важное значение для практики гибочных работ. При слишком малом радиусе может произойти разрыв наружных волокон материала. Поэтому минимальные радиусы гибки должны быть установлены по предельно допустимым деформациям крайних волокон.

В таблице 3.1 приведены значения минимальных радиусов гибки для различных материалов.

Таблица 3.1 – Минимальные радиусы гибки rmin (в долях от толщины

материала s) для угла гибки 90о

МЕТАЛЛ

Состояние металла

Отожженный или нормализованный

Наклепанный

Расположение линии гибки

поперек волокон проката

вдоль волокон проката

поперек волокон проката

Вдоль волокон проката

1

2

3

4

5

Латунь Л63

0

0,3

0,4

0,8

По мере опускания пуансона плечо lв уменьшается не только в результате гибки материала на закруглении матрицы, но в результате перемещения крайней точки контакта материала с закруглением пуансона.

Усилие, необходимое непосредственно для гибки ( при работе на провал), при любом положении пуансона:

 (3.5)

Действительное усилие с учетом трения (при работе на провал)

   (3.6)

Наименьшее усилие гибки будет при горизонтальном положении полосы в начале гибки (при ), наибольшее – в конце, когда угол будет приближаться к 90о и sin=1 (при  Тогда:

 (3.7)

В случае гибки с пружинным выталкивателем, применяемым для получения плоского дна, усилие гибки  следует увеличивать на 25-30%, тогда:

.

По этому максимальному усилию (поскольку усилие правки значительно больше усилия гибки) и подбирают пресс как при одноугловой, так и при двухугловой гибке. По этому усилию следует подбирать пресс (Приложение 1).

Работу (в Дж), затрачиваемую при гибке, можно определить с достаточной для практики степенью точности из выражения

,   (3.8)

где: Рмах- максимальное усилие гибки, Н;

- величина полного перемещения пуансона в матрицу (активная высота, мм);

- глубина матрицы, мм.

Необходимо определить величину усилия и затрачиваемой работы при гибке детали с размерами b=20 мм; s=0,5мм; l1=l2=7,5 мм. Механические характеристики Латуни Л63  следующие: σв= 30 кгс/мм; в =0,5.

                По величине усилия подобрать пресс.

Решение

Максимальное усилие гибки, определится по формуле (3.3) 

Действительное усилие с учетом трения определяется из выражения (3.6):

По этому усилию подбираем листоштамповочный автомат АБ6214 на

25 кН.

Затрачиваемая работа определяется из выражения (3.8):

где: h и rп определяются из выражений:

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта, целью которого является получение навыков технического расчета операций штамповки, мною были расчитаны величины усилия, затрачиваемой работы при вырубке (пробивке) и гибке изделий из латуни Л63.

По расчетным данным выбрано прессовое оборудование, а так же определены размеры заготовки.

В итоге расчета получили:

а) для первого задания размеры заготовки при гибки L=18,50 мм;

б) для второго задания при вырубке усилие Рд=14374 Н, затрачиваемую работу А=5,3 Дж, выбрал однокривошипный пресс простого действия КД2320 на 100 кН.

в) для второго задания при гибке усилие Р=928 Н, затрачиваемую работу А=7,98 Дж, выбрал листоштамповочный автомат АБ6214А на 25 кН.


Литература

1. Зубцов М.Е. Листовая штамповка: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Машины и технология обработки металлов давлением». – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленинград. Отделение, 1980. –432 с.

2. Кухтаров В.И. Холодная штамповка. –М.: Машгиз, 1962. –402 с.

3. Боленок В.Е. Производство электроосветительных приборов: Учеб. для техникумов.  –М.: Энергоиздат, 1981. –304 с.

4. Романовский В.П.  Справочник по холодной штамповке.- 6е изд.-Л.: Машиностроение, 1979. -520с.


Приложение А

Прессовое оборудование изготавливается в соответствии с регламентированным рядом усилий 63, 100, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600 и 2000 кН. Прессы с усилием более 2000 кН на светотехнических заводах применяют очень редко. Так как прессы изготавливают в определенном интервале по номинальному усилию, то обычно при выборе пресса расчетное усилие не соответствует точно номинальному усилию, чем требуется по расчету. Применение более сильного пресса обеспечивает повышенную жесткость и меньшее пружинение станины, а следовательно, и большую стойкость штампов, особенно для разделительных операций.

Таблица П.1 – Типы прессов

Тип

Пресса

Модель пресса

Номинальное усилие, кН

25

63

100

160

250

400

630

2000

Однокриво-шипный пресс простого действия

КД

2320

КД

2322

КД

2124А

КД

2126А

КД

21

Однокриво-шипный пресс двойного действия

КА

5530

К

5535

Листоштам-повочный автомат

АБ

6214

АБ

6218А

АБ

6220А

АБ

6222А

АБ

6224А

АБ

6226А

АБ

6228А


КР-02069964-210102-02-09

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20415. Разработка и эксплуатация информационных систем 642.5 KB
  Объект сущность в адресном пространстве вычислительной системы появляющаяся при создании экземпляра класса например после запуска результатов компиляции и линковки исходного кода на выполнение. Понятие и назначение информационной системы данных. Архитектурные уровни информационной системы. Три уровня такой системы это: уровень базы данных БД; уровень приложений; уровень представления пользовательский.
20416. Диаграмма взаимодействия 22 KB
  Однако посмотрим что о таких диаграммах говорили классики например Буч. А вот что: Диаграмма взаимодействия это диаграмма на которой представлено взаимодействие состоящее из множества объектов и отношений между ними включая и сообщения которыми они обмениваются. Этот термин применяется к видам диаграмм с акцентом на взаимодействии объектов диаграммах кооперации последовательности и деятельности. Диаграмма последовательностей диаграмма взаимодействия в которой основной акцент сделан на упорядочении сообщений во времени.
20417. Системы управления контентом 47.5 KB
  История управления контентом началась с управления документами в традиционном смысле этого слова т. По мере развития понятия документ системы управления документами стали называть системами управления контентом. Системы управления контентом действительно научились разделять управление документами хранение изменение и т.
20418. Диаграмма состояний (statechart diagram) 253 KB
  Вершинами графа являются возможные состояния автомата изображаемые соответствующими графическими символами а дуги обозначают его переходы из состояния в состояние. Длительность нахождения системы в любом из возможных состояний существенно превышает время которое затрачивается на переход из одного состояния в другое. При этом автомат может находиться в отдельном состоянии как угодно долго если не происходит никаких событий; время нахождения автомата в том или ином состоянии а также время достижения того или иного состояния никак не...
20419. АСУ «Экспресс» 31.5 KB
  АСУ Экспресс начала работать в 1972 году на Московском железнодорожном узле. Она получила название Экспресс1 и предназначалась для массового обслуживания пассажиров в реальном масштабе времени. Основной целью создания системы Экспресс1 являлось получение опыта в автоматизации управления билетнокассовыми операциями в масштабе такого крупного железнодорожного узла как Москва обслуживающего в сутки до 250 тысяч пассажиров поездами прямого и местного сообщения.
20420. Система АСУ Экспресс 66.5 KB
  1972 Система Экспресс1 запущена в эксплуатацию в предварительных кассах Киевского вокзала Москвы. 1974 Система Экспресс1 введена в эксплуатацию в масштабе Московского железнодорожного узла. 1982 Система Экспресс2 запущена в Москве с обслуживанием пассажиров через бюро заказов по телефону.
20421. Диаграмма классов (class diagram) 207 KB
  В этих разделах могут указываться имя класса атрибуты переменные и операции методы. Имя класса должно быть уникальным в пределах пакета который описывается некоторой совокупностью диаграмм классов или одной диаграммой. В дополнение к общему правилу наименования элементов языка UML имя класса записывается по центру секции имени полужирным шрифтом и должно начинаться с заглавной буквы. В первой секции обозначения класса могут находиться ссылки на стандартные шаблоны или абстрактные классы от которых образован данный класс и от которых он...
20422. Основные пакеты метамодели языка UML 282 KB
  org view=Basic_packages_metamodeli_language_UML 2730 Основные пакеты метамодели языка UML Возвращаясь к рассмотрению языка UML напомним что основой его представления на метамодельном уровне является описание трех его логических блоков или пакетов: Основные элементы Элементы поведения и Общие механизмы рис. Пакет Типы данных определяет основные структуры данных для языка UML. Основные пакеты метамодели языка UML Рис. Подпакеты пакета Основные элементы языка UML Пакет Основные элементы Ниже дается краткая характеристика элементов...
20423. Жизненный цикл ИС 86 KB
  Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления. Модель жизненного цикла структура содержащая процессы действия и задачи которые осуществляются в ходе разработки функционирования и сопровождения программного продукта в течение всей жизни системы от определения требований до завершения ее использования. В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла: Каскадная модель рис....