99601

Рабочий и художественный проект изделия Светильник настенный с наличием деталей, изготавливаемых методами ОМД

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Обработка металлов давлением относится к наиболее прогрессивным способам изготовления заготовок. По сравнению с другими способами производства процессы ОМД отличаются высокой производительностью и относительно легко автоматизируются. Кроме того, пластическая деформация при обработке давлением, преобразуя структуру металла, сообщает ему более высокие механические свойства. Все это делает методы ОМД наиболее распространенными не только в машиностроении, но и в производстве художественных изделий.

Русский

2016-09-25

7.86 MB

0 чел.

Введение

Обработка металлов давлением относится к наиболее прогрессивным способам изготовления заготовок. По сравнению с другими способами производства процессы ОМД отличаются высокой производительностью и относительно легко автоматизируются. Кроме того, пластическая деформация при обработке давлением, преобразуя структуру металла, сообщает ему более высокие механические свойства. Все это делает методы ОМД наиболее распространенными не только в машиностроении, но и в производстве художественных изделий.  

В основе данной курсовой работы лежит разработка художественного и рабочего проекта изделия «Светильник настенный», а также технологический процесс изготовления его детали методами ОМД.


  1    Описание художественного изделия «Светильник настенный»

Художественное изделие «Светильник настенный», представленный на листе графической части ТПЖА.396210.028СБ, имеет достаточно традиционную форму, но особенностью изделия является плафон с вырезанным художественным орнаментом, создающий атмосферу уединения. Данное изделие хорошо подходит для  создания романтического настроения  благодаря свету, проходящему через небольшие отверстия. Благодаря этому изделие можно использовать при разработке интерьера квартиры или кафе.

Для придания изделию более эстетичного вида производится никелирование и хромирование. Это  позволяет получить зеркальный блеск на поверхности светильника.

Светильник может использоваться в качестве источника освещения, а также он может служить декоративным украшением.


   2    Описание конструкции изделия по сборочному чертежу

Сборочный чертеж художественного изделия представлен на листе графической части ТПЖА.396210.028 СБ. Светильник состоит из следующих деталей: накладка для крепления  1, плафон  2,  лист для крепления 3, упор 5, труба 4.  Кроме того, в изделие входят стандартные изделия: гайка 6, шайба 7, патрон 8 и лампа 9.

Деталь «Накладка для крепления» изготавливается из листового материала () резкой на полосы, вырубкой заготовки, вытяжкой и пробивкой отверстий. Для придания детали серебристого зеркального цвета наносится покрытие Нб15Х1.

Деталь «Плафон» изготавливается из листового материала () резкой на полосы, лазерной вырезкой рисунка, гибкой в трубу и последующей сваркой. Для придания детали серебристого зеркального цвета наносится покрытие Нб15Х1.

Деталь «Лист для крепления  » изготавливается из листового материала () резкой на полосы, вырубкой заготовок, и пробивкой отверстия.

Деталь «Упор» изготавливается из круга () отрезкой заготовки, сверлением отверстия и нарезанием резьбы.

Деталь «Труба» изготавливается из трубы () отрезкой заготовки и ее гибкой. Для придания детали зеркального цвета наносится покрытие Нб15Х1.

Деталь «Лист для крепления» сваривается с деталью «Плафон».

При сборке производится соединение трубы 4 с накладки декоративно-крепежной 1 при помощи гайки 6 и шайбы 7, а также с плафоном 2 при помощи упора 5 , гайки 6 и шайбы 7. После этого к трубе прикручивается патрон 8. Далее изделие присоединяют к стенке, с помощью крепежных изделий и вкручивают лампу 9.

Для изготовления деталей люстры используется сталь Ст3 ГОСТ 380-94 (0,12-0,3% – Si, 0,4-0,65% – Mn, 0,3% – Cu, 0,18% - As, 0,3% – Ni, 0,05% – S, 0,14-0,22% – C, 0,04% – P, 0,30% – Cr).


 3    Разработка технологического процесса изготовления детали «Накладка

для крепления»

  Для детали «Накладка для крепления» выбран следующий материал  -  (лист из материала Ст3, толщиной 1.5 мм, шириной 1000 мм, длиной 2000 мм); лист стальной общего назначения, холоднокатанный, прямоугольного сечения со следующими свойствами: σв = 430МПа, δ = 23 %.

 3.1   Расчет технологических параметров раскроя листа

Ширина полосы зависит от диаметра заготовки D и величины перемычек a и b, в соответствии с рисунком 1.

В– ширина полосы; a – перемычка между вырезами;

b – боковая перемычка; D – диаметр заготовки.

Рисунок  1 – Схема расположения перемычек

При применении бокового прижима полосы, для уменьшения перемычек, при толщине материала 1,5 мм ширина перемычек a = b = 2,2 мм.

Расчетный диаметр определяется по среднему диаметру, соответственно рисунку 2 по формуле /1, с. 99/:

 dcp = dS (1)

dcp = 156 – 1,5 = 154,5 мм

         Отношение диаметра фланца к диаметру вытягиваемой части /1, с.99/:

          Припуск на обрезку фланца равен 5мм.

Тогда диаметр фланца с припуском на обрезку:

,                                                        (2)

По формуле (2) получается:

мм.

Рисунок 2 – Эскиз детали «Накладка для крепления»

В данном случае заготовка имеет форму круга с диаметром равным /1, с. 91/,

, (2)

где   F – площадь поверхности детали после вытяжки;

      - сумма площадей отдельных элементов поверхности детали.

,

  где   находятся по формулам /1, с. 92/:

- площадь кольцевой части:

;

- площадь цилиндрической части:

;

- площадь круга:

.

Таким образом, диаметр D равен:

мм

Требуемая ширина полосы определяется по формуле /1, с.296/:

 (3)

мм

φ – угол створа ножниц; S – толщина материала;

δ – угол резания; γ – задний угол

Рисунок 3 – Схема резки листовой заготовки гильотинными ножницами

Резка проводится гильотинными ножницами с углом створа , в соответствии с рисунком 3.

Расчетное усилие резания Р листа на полосы в соответствии с рисунком 4 определяется по формуле /1, с 10/:

, (4)

где  - сопротивление срезу, МПа

σср = 0,7· σв (5)

σср = 0,7·435=304,5 МПа,

Н


Рисунок 4 – Эскиз вырезаемой полосы

Учитывая наличие изгиба при резке, а также неравномерность толщины материала и притупление ножей, расчетное усилие следует увеличить на 30%, и полное усилие резания РП будет равно:

 (6)

НкН

Для резки выбираются электромеханические ножницы гильотинные НД 3312Б с усилием резания 22,4кН.

 3.2    Технологический расчет процесса вырубки

           Эскиз вырубаемой заготовки представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Эскиз вырубаемой заготовки

Расчетные усилия среза  штампами с параллельными кромками определяются по формуле /1, с.16/:

  (7)

где L – длина линии среза – периметр исходной детали, в мм.:

мм (8)

НкН

В случае применения пружинного, эластичного или пневматического съемника отштампованных деталей, прижима заготовки или выталкивателя к расчетному усилию прибавляется усилие сжатия буферов или пружин.

 Тогда полное усилие среза будет определяться по формуле /1, с.16/:

, (9)

где k = 1,2 – поправочный коэффициент, учитывающий неоднородность материала и затупление режущих кромок;

       - усилие сжатия буфера, прижима, съемника, Н

      Величина  определяется по формуле /1, с.21/:

        (10)

Для изготовления данной заготовки выбирается однопуансонный вырубной штамп, следовательно, при толщине материала 1 мм k1 будет равен 0,06.

Н

Тогда полное усилие среза по формуле (9):

НкН

         Следовательно, выбирается пресс КД2328 однокривошипный открытый двухстоечный простого действия с номинальным усилием 630 кН, ход ползуна 16 мм.

 3.3   Расчет технологических параметров вытяжки

         Эскиз заготовки для вытяжки представлен на рисунке 5.

Под вытяжкой понимается формоизменяющая операция холодной листовой штамповки, в результате которой происходит образование полой заготовки или изделия из плоской или полой исходной листовой заготовки.

Вытяжка производится для детали, представленной на рисунке 2.

Относительная толщина заготовки определяется по формуле /1, с. 132/:

  (11)

         Коэффициент первой вытяжки равен /1, с.132/:

         Коэффициент вытяжки определяется по формуле:

, (12)

мм

Отсюда следует, что вытяжка осуществляется за один переход.

Радиусы закругления вытяжных кромок матрицы и пуансона при вытяжке деталей с фланцем берутся по чертежу.

Для уменьшения трения между матрицей и материалом применяют зазор между пуансоном и матрицей. Для штампуемых деталей обычного класса точности за одну операцию вытяжки односторонний зазор Z, мм находится по формуле /1, с. 183/:

, (13)

мм

где мм – верхнее положительное отклонение допуска на толщину материала;

     мм – прибавка, зависящая от толщины материала.

Усилие вытяжки определяется из условия, что допустимые напряжения в опасном сечении должны быть меньше разрушающих, следовательно, наибольшее усилие предельно возможной вытяжки должно быть несколько меньше усилия, необходимого для разрыва боковых стенок изделия в опасном сечении /1, с.171/:

,  (14)

где L –длина периметра изделия по среднему диаметру:

                                                                                                    (15)

мм

где  -  разрушающее напряжение в опасном сечении/1, с.171/:

,  (16)

     где  - временное сопротивление разрыву, МПа;

           δ – относительное удлинение материала заготовки.

МПа,

Рв  ≤ 485,13·1,5·535,05 = 389353,2Н

Фактическая величина напряжений в опасном сечении, следовательно, и усилие вытяжки определяется по формуле /1, с. 172/:

, (17)

где k– коэффициент, зависящий от относительной толщины заготовки и коэффициента вытяжки.

При  коэффициент равен . Тогда:

Рв = 3,14·237,5·1,5·435·0,7 = 340621Н

Условие допустимых напряжений выполняется.

Приближенное условие потери устойчивости заготовки:

  (18)

Так как условие (18) выполняется, то прижим необходим.

Усилие прижима рассчитывается по формуле /1, с. 174/:

, (19)

где F – площадь заготовки под прижимом, м2;

      q – давление прижима, Па.

Для цилиндрических деталей /1, с. 174/:

  (20)

Давление прижима находится по формуле:

, МПа, (21)

МПа,

Полное усилие вытяжки пресса /1, с. 176/:

, (22)

кН.

Выбираем механический пресс КБ2326 однокривошипный открытый двухстоячный простого действия с номинальным усилием 400 кН. Ход ползуна 70мм.

 3.4   Расчет технологических параметров пробивки отверстий d=6мм

    В данной детали необходимо пробить два отверстия под крепежные изделия и одно для выхода провода (d = 6мм).

Расчетные усилия среза  штампами с параллельными кромками определяются по формуле /1, с.285/:

                                                                                                          (23)

где L – периметр пробиваемого отверстия, находится по формуле:

                                                                                                                (24)

мм


Полное усилие среза определяться по формуле:

                                                  (25)

где k = 1,2 – поправочный коэффициент, учитывающий неоднородность материала и затупление режущих кромок;

 - усилие сжатия буфера, прижима, съемника, в Н

    Величина  определяется по формуле:

        (26)

где k1 = 0,06, т.к. выбирается однопуансонный пробивной штамп.

Н

         По этому усилию подбирается механический пресс К2116 однокривошипный открытый двухстоечный простого действия с номинальным усилием 40 кН. Ход ползуна 40мм.

 3.5    Расчет технологических параметров формовки

     Также в данной детали необходимо формовать площадку (l = 22мм, h = 6,5мм) для лучшей установки гайки.

Усилие для штамповки рассчитывается по формуле /1, с. 216/:

                                                                                                     (27)

где  L - длина рифта;

      k - коэффициент, зависящий от ширины и глубины рифта

кН

По этому усилию подбирается  механический пресс К2116 однокривошипный открытый двухстоечный простого действия с номинальным усилием 40 кН. Ход ползуна 40 мм.


3.6   Расчет технологических параметров пробивки отверстия
d=10,2мм

    В данной детали необходимо пробить одно отверстие (d = 10,2мм).

    Периметр пробиваемого отверстия, находится по формуле (24):

Расчетные усилия среза  штампами с параллельными кромками определяются по формуле (23):

Рср = 1,5·32,02·304,5 = 14629,7Н=14,6кН

          Величина  определяется по формуле (26):

QБ = 0,06·14629,7=877,8Н

    Полное усилие среза определяться по формуле (25):

         По этому усилию подбирается  механический пресс К2116 однокривошипный открытый двухстоечный простого действия с номинальным усилием 40 кН. Ход ползуна 40мм.

3.7     Обрезка припуска

  Обрезка припуска производится на обрезном штампе.

       Длина линии среза – периметр исходной детали определяется по формуле (8):

мм

Расчетные усилия среза  штампами с параллельными кромками определяются по формуле (7):

НкН

           Величина  определяется по формуле (10):

Н

          Полное усилие среза будет определяться по формуле (9):

,

НкН

         Следовательно, выбирается пресс КБ2326 однокривошипный открытый двухстоечный простого действия с номинальным усилием 400 кН, ход ползуна 70 мм.

3.8 Расчет исполнительных размеров матрицы и пуансона пробивного, вытяжного и обрезного штампов

Исполнительный размер матрицы  c допуском на изготовление мм /1, с.409/ при пробивке отверстия размером 6+0,36 мм определяется по формуле /1, с.408/:

 , (28)

где z – номинальный двусторонний зазор начальный зазор, мм /1, с.409/

мм

Исполнительный размер пуансона  с допуском на изготовление мм /1, с.409/ при пробивке отверстия диаметром 10+0,36 мм определяется по формуле /1, с.408/:

  (29)

мм.

       Исполнительный размер матрицы , в мм при вытяжке с наружным диаметром 156+0,14 мм рассчитывается по формуле /1, с.410/:

  (30)

     где z – зазор, найденный по формуле (13);

     мм /1, с.411/  - допуск на изготовление матрицы.

мм

        Исполнительный размер пуансона , в мм при вытяжке с внутренним диаметром 156+0,14 мм рассчитывается по формуле:

  (31)

мм /1, с.411/ - допуск на изготовление пуансона.

мм

       Исполнительный размер матрицы , в мм при обрезке с наружным диаметром 190+0,36 мм рассчитывается по формуле /1, с.408/:

  (32)

     где z – номинальный зазор;

     мм /1, с.411/  - допуск на изготовление матрицы.

мм

        Исполнительный размер пуансона , в мм при вытяжке с наружным диаметром 190+0,36 мм рассчитывается по формуле:

  (33)

мм /1, с.411/ - допуск на изготовление пуансона.

мм

3.9   Расчет пробивного пуансона на прочность и жесткость

      Расчет рабочей поверхности пуансона на сжатие производится по формуле /1, с.459/:

  (34)

где  σсж – напряжение сжатия, МПа;

Р – усилие прилагаемое к пуансону, Н;

f – площадь наименьшего сечения пуансона, мм2;

- допускаемое напряжение на сжатие, МПа. .

Площадь наименьшего сечения пуансона определятся:

  (35)

Условие выполняется.

    Опорная поверхность пуансона проверяется на контактные напряжения q в МПа на площади, соприкасающейся с плитой, по формуле:

  (36)

где q – напряжение смятия, МПа;

F – площадь опорной поверхности головки пуансона, мм2;

- допускаемое напряжение на смятие, МПа;

Для стали 45 - .

Площадь опорной поверхности пуансона определяется:

  (37)

где dг – диаметр поверхности головки пуансона.

Таким образом, условия прочности и жесткости пробивного пуансона выполняются.


 4   Описание конструкции штампов по сборочному чертежу

По конструктивному признаку штампы делятся на две группы: штампы без направления и штампы с направляющими устройствами. Штампы без направления более просты в изготовлении, но неудобны при установке. Штампы с направляющими просты и надежны в эксплуатации, удобны при установке, обладают повышенной стойкостью, но более сложны в изготовлении.

Кроме того при проектировании штампа следует учесть способ удаления деталей, данных штампах деталь выталкивается на поверхность штампа и удаляется вручную.

Для изготовления детали «Накладка для крепления» используются однооперационные штампы. Эти штампы очень часто используют в мелкосерийном производстве.

 4.1 Описание вытяжного штампа


Заключение

В данной курсовой работе представлен рабочий и художественный проект изделия «Светильник настенный» с наличием деталей,  изготавливаемых методами ОМД. Разработаны чертежи деталей, сборочный чертеж, чертежи оснастки. Выполнен технологический процесс с использованием необходимых технологических расчетов и эскизов.

В процессе выполнения данной курсовой работы были приобретены и закреплены знания по курсу ОМД, освоена методика составления техпроцессов, получены базовые навыки конструирования штампов.


Приложение А (справочное)

Библиографический список

  1.  Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. – Л: Машино-строение, 1979 – 520с.: ил.
  2.  Анурьев В. И. Справочник технолога-машиностроителя в 3-х томах. – Л: Машиностроение, 1978. – 728 с.
  3.  Мендельсон В.С. Технология изготовления штампов и прессформ. – Л: Машиностроение, 1971 – 223с.
  4.  СТП ВятГУ 102 – 2004. Общие требования к оформлению текстовых документов. – Киров, 2004.