Листовая штамповка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и в экономическом отношении.

В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

1. получить деталь весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;
2. создать прочные и жесткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;
3. получить взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

В экономическом отношении холодная штамповка обладает следующими преимуществами:

1. экономным использованием материала и сравнительно небольшими отходами;
2. весьма высокой производительностью оборудования, с применением механизации и автоматизации производственных процессов;

3. массовым выпуском и низкой стоимостью изготовления деталей.

Наибольший эффект от применения холодной штамповки может быть обеспечен при комплексном решении технических вопросов на всех стадиях подготовки производства, начиная с создания технологичных конструкций или форм деталей, допускающих экономичное изготовление их.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     1 Общая характеристика детали

            1.1 Описание и характеристика детали

            Деталь «Колпачок» - предназначена для герметизации узкогорлой тары и предотвращению вытекания жидкой продукции. Эскиз детали представлен на рисунке 1.

                   

         Рисунок 1 – Эскиз детали «Колпачок»

   

        Материалом детали являются алюминиевые листы марки EA AW-8011A/H14 . Данный

сплав характеризуется хорошими механическими свойствами, высокой пластичностью, хорошо подвергается обработке давлением (резке, вытяжке, формовке, гибке и пр.). Химический состав алюминиевых листов марки EA AW-8011A/H14   представлен в таблицу 1.

Таблица 1.  -  Химический состав алюминиевых листов марки EA AW-8011A/H14  

Химический элемент	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti
Содержание, %	0,40-0,80	0,50-1,0	До 0,10	Не более      0,10	Не более      0,10	Не более      0,10	Не более        0,10	Не более      0,05

 

Механические свойства стали 10кп представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. -  Механические характеристики алюминиевых листов марки EA AW-8011A/H14  

Марка материала	Предел выносливости, ,МПа	Предел текучести, ,МПа	Сопротивление срезу, ,МПа
EA AW-8011A/H14	135	127	94.5

 

 

         1.2 Характеристика применяемых листоштамповочных операций.

 

При изготовлении детали «Колпачок» применяются такие операции как резка, вырубка, вытяжка, ролирование.

Вырубка -  полное отделение металла по замкнутому контуру при котором отделяемая часть заготовки является изделием. Вырубка является наиболее распространенной операцией из группы резки; она производится при помощи вырубного штампа.

Вытяжка - это процесс превращения плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие, осуществляемый при помощи вытяжных штампов. Исходя из формы и технологических особенностей листовой штамповки, полые детали, получаемые вытяжкой, можно разделить на несколько основных групп: 1) детали, имеющие форму тела вращения; 2) детали коробчатой формы; 3) детали сложной формы.

Детали, имеющие форму тела вращения, могут быть с фланцем или без фланца, с плоским или с фасонным дном.

Детали коробчатой формы могут иметь квадратные, прямоугольные, криволинейные боковые стенки с фланцем или без фланца; дно у них может быть плоское или фасонное.

В зависимости от формы детали заготовка подвергается либо вытяжке в чистом виде, либо вытяжке в сочетании с формовкой, гибкой и обжимом или с отбортовкой.

Вытяжку производят на кривошипных прессах двойного и тройного действий, кулисных прессах двойного действия с подвижным нижним столом, кривошипных прессах простого действия (одноходовых) с пневматическим или гидропневматическим устройством (подушкой), а также на гидропрессах простого и двойного действий.

По характеру и степени деформации различают:

1) вытяжку без утонения стенок;

2) вытяжку с утонением стенок (протяжку);

3) комбинированную вытяжку.

В первом случае вытяжка происходит без заранее обусловленного изменения толщины материала стенки изделия, но при значительном уменьшении диаметра заготовки; во втором - вытяжка осуществляется за счёт заранее предусмотренного уменьшения толщины стенки вытягиваемого полуфабриката при незначительном уменьшении его диаметра. Комбинированная вытяжка характеризуется одновременно значительным уменьшением диаметра и толщины стенки вытягиваемого полуфабриката.

В зависимости от относительной толщины заготовки или полуфабриката вытяжку производят с применением или без применения прижима.

В большинстве случаев вытяжки полые детали подвергаются последующей обрезке кромок или фланца, для чего предусматривается специальный припуск на обрезку. Необходимость обрезки объясняется рядом причин: анизотропией холоднокатаного металла и образованием фестонов, неточностью фиксации заготовки на матрице, неравномерностью толщины материала, зазора и смазки и т. п.

Ролированием называется процесс формирования геометрии колпачка и укладка укупорочной прокладки.

 

 

      

         1.3 Анализ технологичности детали.

 

         Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональными лишь при условии создания технологической конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономическое изготовлению. Поэтому технологичность листоштамповочных деталей является наиболее важной предпосылкой прогрессивности  технологических методов и экономичности производства.

Под технологичностью следует понимать такую совокупность свойств и конструктивных элементов, которые обеспечивают наиболее простое  и экономичное изготовление деталей при соблюдении технологических и эксплуатационных требований к ним. Основные технологические требования к конструкции плоских деталей, получаемых вырубкой и пробивкой:

1. Необходимо избегать сложных конфигураций с узкими и длинными вырезами контура или очень узкими прорезами.
2. При применении цельных матриц сопряжения в узлах внутреннего контура следует выполнить с радиусом закругления. В составных матрицах сопряжения сторон делать без закругления.
3. Сопряжения сторон наружного контура следует выполнить с закруглением лишь при вырубке детали по внешнему контуру. Для возможности применения безотходного производства следует наоборот, допускать сопряжения сторон под прямым углом.
4. Следует избегать вырубки длинных и узких деталей постоянной ширины, заменяем вырубку расплющиванием проволочных заготовок.
5. Наименьшие размеры для пробиваемых отверстий для твердой стали:

- с круглым пуансоном 1,3;

- с прямоугольным пуансоном 1,0S.

6. Наименьшее расстояние от края отверстий до прямолинейного наружного контура должно быть не менее S для фигурных крупных отверстий и не менее 1,5 S, если края отверстий параллельны контуру стали.
7. Не следует располагать отверстия в заготовке, подлежащей гибке, близко к радиусу закругления детали.

8. Наибольшее расстояние между  отверстиями при одновременной  их пробивке равно (2÷3)S.

Основные технологические требования к конструкции полых листовых деталей, изготовленных вытяжкой:

1. Необходимо по возможности избегать весьма сложных и несимметричных форм вытягиваемых деталей, прибегая к ним лишь в случае явной конструктивной необходимости.
2. Радиусы закруглений у фланца должны быть по возможности больше, а радиусы закругления у дна могут быть взяты меньшими: r³(2¸4)S. Сопряжение стенок с дном без радиуса закругления может быть выполнено путем дополнительной калибровки или при штамповке весьма толстых заготовок (D/S£20 при m>0,7).
3. Необходимо избегать глубоких вытяжек с широким фланцем (D>3d при h³2d), требующих большого количества операций.
4. Полуоткрытые несимметричные формы полых деталей нужно проектировать, учитывая возможность спаренной вытяжки с последующей разрезкой на две детали.
5. В прямоугольных коробках следует избегать острых углов в плане и у дна детали, кроме случаев изготовления коробок методом холодного выдавливания.
6. При вытяжке полых деталей сложной конфигурации необходимо предусматривать те или иные технологические базы для фиксирования заготовок на операциях.

 

 

 

 

 

      2 Маршрутный технологический процесс изготовления.

       2.1 Основные критерии выбора технологического процесса изготовления изделия

 

Качество конструкторско-технологической подготовки производства определяется уровнем разработки технологии на четырех основных этапах:

- отработка технологичности  конструкции детали, узла, изделия;

- разработка маршрутной технологии, определение потребности в оборудовании, оснастке, средствах автоматизации и механизации, укрупненный анализ технико-экономических показателей производства нового изделия;

- разработка рабочей  технологии, проектирование штампов, другой оснастки, средств автоматизации  и механизации;

- наладка и внедрение новых технологических процессов, корректировка их по результатам наладки.

На первом этапе конструкторы при участии технологов по различным видам обработки и сборке создают технологичную конструкцию изделия, осуществляют увязку конструкторских идей с требованиями и возможностями производства. К этой работе следует приступать в начальной стадии конструкторских разработок нового изделия.

В ходе отработки технологичности решается задача достижения необходимого уровня качества детали (узла, изделия) при минимальных материальных, трудовых и энергетических затратах. Важнейшие требования развития технологии, которые обеспечиваются на данном этапе, следующие:

- применение экономичных  способов штамповки;

- укрупнение деталей, сокращение числа штампованных деталей в узле, изделии по сравнению с известными аналогами;

- применение прогрессивных  материалов и, в первую очередь, низколегированных сталей, экономичных профилей, эффективное использование материалов и отходов;

- автоматизация и механизация производственных процессов, применение прогрессивного оборудования;

- необходимая стойкость  и работоспособность штампов;

- рациональная унификация  и стандартизация элементом в новом изделии и в оснастке для его изготовления.

Второй этап включает разработку маршрутной технологии и анализ на ее основе

уровня технологии, ее количественную оценку по ряду технико-экономических показателей: суммарной норме расхода материала и коэффициенту использования материала на изделие и по видам материала; трудоемкости по узлам, на изделие в целом, по группам оборудования; ожидаемому уровню автоматизации и механизации. Данные критерии позволяют активно воздействовать на конструкцию, совершенствовать ее, нацеливая отработку конструкции на конкретные объекты. Результаты разработки второго этапа служат также исходными данными для проекта реконструкции производства или строительства нового завода, цеха, для выбора и заказа оборудования.