Технологический процесс изготовления деталей

Министерство образования и науки РФ 
Федеральное агентство по образованию 
 
Государственное образовательное учреждение высшего  
профессионального обучения 
«Самарский государственный аэрокосмический университет  
имени академика С. П. Королёва 
(национально-исследовательский университет 
имени академика С.П. Королева)»

Факультет №4 
Кафедра обработки металлов давлением

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 
«Технологический процесс изготовления деталей» 
по курсу «Теория и технология листовой штамповки»

Выполнила: студентка группы № 452 
Ящуринская Н.В. 
Проверил: Попов И.П. 
Оценка: 
Дата:

Самара 2013 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Студенту группы № 452 Ящуринской Наталье Владимировне  

1. Разработать технологический процесс изготовления деталей: полусфера, изготовленной из титанового сплава ОТ4-1М при партии 1000 штук.

2. Составить пояснительную записку с кратким технологическим анализом конструкции деталей, обоснованием выбора вида и размеров заготовки, обоснованием выбора основного и вспомогательного оборудования, штамповочного инструмента, расчетом и кратким описанием сконструированной оснастки и свойств деформируемого металла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Курсовой проект

Пояснительная записка: 40 стр., 8 рис., 10 табл., 3 приложения

Графическая документация: 1лист, формата А1

 

 

ВЫТЯЖКА, ВЫРУБКА, ФЛАНЕЦ, УСЛОВНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ВЫТЯЖКИ, РАСКРОЙ, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, УСИЛИЕ, РАБОТА, ЗАЗОР, ОБОРУДОВАНИЕ, ПРЕСС, ШТАМП, ПУАНСОН, МАТРИЦА, ПЛИТА.

 

В данном курсовом проекте разработан технологический процесс вытяжки полусферы, изготовленной из сплава ОТ4-1М. Дано описание свойств штампуемого материала, его термообработка и анализ напряжённо-деформированного состояния детали. Проведен технологический расчёт техпроцесса: определены размеры и форма заготовки, выбран вид и тип раскроя, рассчитано количество операций, пооперационные размеры, усилие и работа деформации. Выбрано деформирующее оборудование. Осуществлено проектирование штамповой оснастки: выбран тип штампа, выполнены конструктивные расчёты, сконструирован общий вид штампа и выполнена его деталировка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Листовая штамповка является одним из видов обработки металлов давлением, производимой при помощи штампов на прессах.

Все холодноштамповочные операции могут быть разбиты на следующие основные группы: разделительные, формоизменяющие, комбинированные и штампо-сборочные операции. К одной из формоизменяющей операции относится вытяжка.

Вытяжкой в листовой штамповке называется процесс превращения плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие, осуществляемый при помощи вытяжных штампов.

Вытяжку изделий из тонколистового металла в большинстве случаев производят в холодном состоянии. Вытяжку из толстолистового металла, а также из мало пластичных металлов (например, из магниевых сплавов) осуществляют при нагреве заготовки.

В настоящее время вытяжкой изготовляют всевозможные изделия: детали автомобилей, тракторов, самолётов, электрических машин, различных приборов и аппаратов, часовых механизмов, предметов народного потребления (кастрюли, бидоны, чайники и т. д.), различные кожухи, цоколи электрических и радиоламп и ряд других изделий металлопромышленности.

В настоящее время листовая штамповка нашла широкое применение во всех областях металлообработки [3].

 

 

 

 

 

 

 

1. СВОЙСТВА ШТАМПУЕМОГО  МАТЕРИАЛА И ЕГО ТЕРМООБРАБОТКА

 

1.1 Характеристика  титанового сплава ОТ4-1М

Важнейшими преимуществами титанового сплава перед другими конструкционными материалами являются их высокие удельная прочность и жаропрочность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Кроме того, титан и его сплавы хорошо свариваются, парамагнитны и обладают некоторыми другими свойствами, имеющими важное значение в ряде отраслей техники. Перечисленные качества титановых сплавов открывают большие перспективы их применения в тех областях машиностроения, где требуются высокая удельная прочность и жаропрочность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Это относится, в первую очередь, к таким отраслям техники как авиастроение, ракетостроение, судостроение, химическое, пищевое и транспортное машиностроение.

Марка ОТ означает «Опытный титан» - сплавы, разработанные совместно ВИАМом и заводом ВСМПО (г. Верхняя Салда, Свердловской области).

Иногда в марку сплава добавляют буквы :

«У» - улучшенный,

«М» - модифицированный,

«И» - специального назначения,

«Л» - литейный сплав,

«В» - сплав, где марганец заменен эквивалентным количеством ванадия.

Листовая штамповка деталей простой формы может производиться в холодном состоянии; при штамповке деталей сложной формы необходим подогрев до 500 °С. Сплав хорошо сваривается всеми видами сварки, причем прочность и пластичность сварного соединения практически одинаковы с основным металлом.

 

 

1.2 Химический состав  и свойства сплава

Чистый Титан - химически активный переходный элемент, в соединениях имеет степени окисления +4, реже +3 и +2. При обычной температуре и вплоть до 500-550 °С коррозионно устойчив, что объясняется наличием на его поверхности тонкой, но прочной оксидной пленки.

Титан коррозионно устойчив в атмосферном воздухе, морской воде, хлорной воде, горячих и холодных растворах хлоридов, в различных технологических растворах и реагентах, применяемых в химической, нефтяной, бумагоделательной и других отраслях промышленности, а также в гидрометаллургии [2].

Таблица 1. Химический состав сплав ОТ4-1М

Химический состав в % сплава ОТ4-1М
Fe	C	Si	Mn	N	Ti	Al	Zr	O	H
до 0,3	до 0,1	до 0,15	0,7 - 2	до 0,05	94,13 - 98,3	1 - 2,5	до 0,3	до 0,15	до 0,012

 

1.3 Физические и механические свойства сплава ОТ4-1М

Твердость материала: HB 10 -1 = 197 - 255 Мпа

Таблица 2. Физические свойства сплава ОТ4-1М

Физические свойства сплава ОТ4-1М
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	1.1		9.63	4550		1010
100		8	10.47
200		8	11.3		0.565
300		9.1	12.14		0.628
400		9.6	14.24		0.67
500		9.7	14.65		0.754
600		9.8	16.32

 

Таблица 3. Механические свойства сплава ОТ4-1М

Механические свойства сплава ОТ4-1 при Т=20oС
Прокат	Размер	Напр.	σв(МПа)	sT (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Лист	1 - 2		600-750	570-30

 

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

2.1 Конструктивно-технологический  анализ детали

 

Деталь представляет собой полусферу, без фланца и отверстий. Материал детали: титановый сплав ОТ 4-1М.

Деталь представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Изготовляемая деталь

 

Определим операции изготовления детали:

1. Резка листа на полосы
2. Вырубка круглых заготовок из полосы
3. Вытяжка детали

Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональными лишь при условии создания технологичной конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономичное изготовление. Под технологичностью следует понимать такую совокупность свойств и конструктивных элементов, которые обеспечивают наиболее простое и экономичное изготовление деталей при соблюдении технических и эксплуатационных требований к ним [4].

Эксплуатационно-технические требования к листовым штампованным деталям следующие:

- полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуатации детали;

- обеспечение требуемой прочности и жесткости при минимальном расходе металла;

- обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости;

- соответствие специальным физическим, химическим или техническим условиям.

Основными показателями технологичности листовой штамповки деталей являются:

- наименьший расход материала;

- наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;    

- отсутствие последующей механической обработки;

- наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;

- наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства;

- увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом.

Общим результативным показателем технологичности является наименьшая себестоимость штампуемых деталей.

Основные технологические требования к конструкции полых листовых деталей, изготовленных вытяжкой [3]:

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 h ³2d), 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.

В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также от относительной толщины заготовки вытяжка может быть выполнена за одну или несколько операций. Необходимо, чтобы вытяжка была произведена за наименьшее количество операций, выполняемых с возможно большей степенью деформации (относительное уменьшение диаметра и увеличение глубины вытяжки), без применения промежуточного отжига.

Степень деформации при вытяжке цилиндрических деталей может быть выражена одним из следующих показателей [3]:

(D-d)/d; (D-d)/D; ln(D/d); K=D/d; m=d/D=1/K,

где D-диаметр заготовки, мм; d-диаметр детали, мм; m-коэффициент вытяжки; К- степень вытяжки - величина, обратная коэффициенту вытяжки.

 

 

 

 

 

2.2 Анализ напряженно-деформированного  состояния и определение «опасных»  мест очага деформации

2.2.1 Вырубка

Схема НДС операции вырубки, необходимой для получения заготовок в виде кружков представлена на рисунке 2.

 

Рисунок 2. Схема напряженно – деформированного состояния при вырубке.