ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Материаловедение и технология металлов»

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

МЕТОДОМ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ.

Методические указания к лабораторной работе.

ТОЛЬЯТТИ 2006г.

УДК 669.017.3

Разработка технологического процесса изготовления деталей методом листовой штамповки: Метод. Указания /Сост.Гурченков Н.И., РУсанов Е.В., Афанасьев Е.В. – Тольятти: ТолПИ, 1996.

Представлены индивидуальные задания и приведён порядок разработки технологического процесса и выбора образца для его разделки и формовки операцией листовой штамповки.

Для студентов спец. 1201, 1202, 1205, 1206, 1501, 1502, 1505, 1705, 1808, 2103.

Составители: Гурченков Н.И., Русанов Е.А., Афанасьев Е.В.

Научные редакторы: д.т.н., профессор Тихонов А.К.,

д.ф.м.н., профессор Выбойщик М.А.

Утверждено редакционно-издательской секцией методического совета института.

Тольяттинский политехнический институт, 1996.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Разработка технологического процесса изготовления деталей методом листовой штамповки.

ПРИБОТЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ,

УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ.

1. Разрывная машина РМ-10.

2. Штамп для вырубки заготовок.

3. Штамп для гибки.

4. Ножницы по металлу.

5. Линейка.

6. Штанген-циркуль.

7. Плакаты.

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ ЛИСТОВОЙ

ШТАМПОВКИ.

Холодная листовая штамповка – способ изготовления плоских и объемных тонкостенных изделий из листов, полос или лент с помощью штампов на прессах или без их применения (безпрессовая штамповка). Она характеризуется высокой производительностью, стабильностью качества и точности, большой экономией металла, низкой себестоимостью изготовляемых изделий и возможностью полной автоматизации.

Основными операциями листовой штамповки являются разделительные и формоизменяющие. В результате разделительных операций одна часть заготовки отделяется от другой по заданному контуру.

К разделительным операциям относятся:

а) отрезка – отделение одной части заготовки относительно другой по незамкнутому контуру;

б) вырубка – отделение одной части заготовки относительно другой по замкнутому внешнему контуру;

в) пробивка – образование в заготовке сквозных отверстий.

В результате формоизменяющих операций деформируемая часть заготовки изменяет свои формы и размеры.

К формоизменяющим операциям относят:

а) гибка – превращение плоской заготовки в изогнутое изделие;

б) вытяжка - превращение плоской заготовки в полые изделия;

в) правка – выправление неровной поверхности изделия между ровными и фасонными поверхностями верхней и нижней частей штампов;

г) отбортовка – образование борта по внутреннему или наружному контуру листовой заготовки.

В табл. 1-4 приложения приведены наиболее распространенные материалы, применяемые для холодной листовой штамповки, а также их механические свойства.

---

Расчет заготовки для гибки.

Для расчета длины заготовки (развертки), обеспечивающей получение после гибки детали заданных размеров, необходимо: а) разбить контур штампуемой детали (на боковой проекции) на элементы, представляющие собой прямые отрезки и отрезки являющиеся частью окружности;

б) определить положение нейтрального слоя по толщине детали (слой, который сохраняет свою длину неизменной после гибки);

в) просуммировать длину прямолинейных отрезков без изменения, а длины криволинейных участков – с учетом деформации материала и соответственного смещения нейтрального слоя.

Длина развертки заготовки определяется по формуле:

(1)

где L₃ – длина заготовки до гибки, мм.,

– длина прямых участков изгибаемой детали, мм.,

– длина изогнутых участков, мм.

Гибка листового материала представляет собой процесс упругопластической деформации, протекающей различно с обеих сторон изгибаемой заготовки. С внутренней стороны зоны сгиба расположены сжатые волокна, с наружной – растянутые.

Между растянутыми и сжатыми волокнами (слоями) металла находится нейтральный слой 00 (рис.1) который, претерпевая изгиб, не изменяет своей первоначальной длины.

Нейтральный слой при r/S ≥ 5 совпадает со средней по толщине сечений линией 00 изгибаемой заготовки а при r/S < 5 в зависимости от величины отношения r/S смещается в сторону малого радиуса (рис. 1).

Длина нейтральной линии изогнутых участков при угле изгиба (в радианах) определяется по формуле:

(2)

В нашем случае изгиб осуществляется на угол Ψ = 90°, следовательно,

(3)

Радиус нейтрального слоя при изгибе прямоугольный заготовок:

ρ = r + xS, (4)

где : r – внутренний радиус гибки, мм.;

x – коэффициент смещения нейтрального слоя (приложение, табл.5);

S – толщина заготовки, мм.

После проведения расчетов сделать эскиз развертки детали с простановкой размеров.

Оценка возможности использования исходного материала для получения необходимой детали.

При обработке металлов давлением необходимо предварительно сравнить максимальную деформация, которую испытывает материал, с запасом его пластичности. Понятно, что если деформация материала превысит его пластичность, то материал перейдет в область хрупкого разрушения и осуществить задуманную технологическую операцию обработкой давлением невозможно.

Оценка величины деформации производят как для областей сжатия, так и для областей растяжения.

Деформация определяется известной формулой:

(4.1)

где: – абсолютная деформация;

L₀ – длина материала до деформации.

Величину L₀ для гибки в зоне криволинейного участка можно определить по формуле (2), а абсолютную деформацию ΔС по формулам:

Для областей сжатия:

(4.2)

для областей растяжения:

(4.3)

Таким образом легко оценивается деформация в области сжатия:

---

δ (4.4)

и в области растяжения:

δ (4.5)

После проведения расчетов по формулам (4.4) и (4.5) необходимо сравнить величины полученных деформаций с величиной относительной деформации исходного материала и оценить возможность этого материала для проведения такой технологической операции.

Пример:

Рассмотрим данные табл. 10 для материалаБрБ-2 и определим радиус нейтрального слоя:

ρ = 4 + 0.42 х 4 = 5.68

Оценим деформацию сжатия по формуле (4.4)

δ

И деформацию растяжения по формуле (4.5)

δ

Сравним полученные деформации с допустимым δдоп, определяемые по формуле (4.6) . Из характеристик материала за допустимую деформацию растяжения принимаем деформацию, соответствующую максимальному сужения в шейке, в момент разрыва образца при испытании на растяжение. Тогда, учитывая известную. Связь между деформацией растяжения в направлении действия силы и сужения образца, можно записать:

δдоп = Ψк / (1-Ψк) (4.6)

(4.7)

где: F₀ – начальная площадь поперечного сечения образца;

F_m – конечная площадь образца после разрыва в зоне шейки.

Раскрой материала.

Под раскроем материала следует понимать определение размеров заготовки( полосы, листа, лены), а также взаимного расположения на ней штампуемых изделий.

Под рациональным раскроем подразумевается такой раскрой, который при данных условиях производства позволяет получить заготовку (развертку) с минимально возможным расходом материала.

Листовой материал для холодной штамповки поставляется и используется в виде полос, листов, лент. В настоящее время наметилась тенденция к преимущественному использовании. При холодной штамповке ленты и рулонного металла. Это позволяет за счет снижения концевых отходов повысить коэффициент использования металла при штамповке, облегчает механизации. и автоматизации штамповочных операций, повышает производительность штамповки. Так на ВАЗе около 70% штампуемых изделий производится из ленты и рулонного металла. Размеры листов и лент стандартизированы (Табл. 6, приложения). Выбор оптимальных размеров ( ширина – для лент и рулонного металла, ширина и длина – для листов­) производится для каждой детали из соображения их раскроя с наименьшими отходами.

m2

Рис.2 Способ расположения заготовки на полосе

Ширина перемычек между вырезанными заготовками зависит главным образом от конфигурации детали, ее размеров, толщины заготовки и механических свойств материала. Минимальная величина перемычек (рис.2) выбирается по табл.7 приложения. Наиболее общим является случай выбора размеров и раскроя листа для штамповки мелких деталей, так как в этом случае лист приходится предварительно раскраивать на полосы. Возможны 3 варианта раскроя листа на полосы (рис.3). Рациональный раскрой листа должен обеспечивать минимальные

---

LA

LA

Рис.3. Раскрой листа на полосы: а).продольный; б).поперечный;

в).комбинированный.

отходы как при резке листа на полосы, так и при вырубке заготовок из полос.

Экономичность раскроя листа(ленты) характеризуется коэффициентом использования материала, равным отношением используемой площади листа, выраженной в процентах:

(5)

где : N – число деталей( заготовок), вырезаемых из листа(ленты)

F – фактическая площадь детали ( заготовки), мм², (м²) за вычетом отверстий, если последние не используются для штамповки других деталей;

B – ширина листа ( ленты), мм

L_л – длина листа (ленты),мм.

При раскрое листа на полосы следует руководствоваться следующими основными правилами:

1. При равных коэффициентах использования материала целесообразней производить продольный раскрой, т.к. при этом сокращается число резцов.

2. Желательно детали располагать большей стороной поперек полосы. Это сокращает число резцов, уменьшает величину подачи при штамповке, а также снижает потери на концевые отходы.

При раскрое материала из ленты определяется на одну заготовку.

Определение потребного усилия для вырубки наружно контура и пробивки отверстий.

Технологическая операция вырубки заготовки по контуру детали с одновременной пробивкой отверстий основана на отделении одной части материала от другой. Усилие вырубки определяется по формуле:

Р = Lк S δср К,

Где: Lк –суммарная длина линии реза по наружному контуру (периметру),мм, включая отверстия, если они пробиваются одновременно с вырубкой заготовки;

S – толщина материала, мм;

δср – сопротивление материала срезу, кгс/мм²;

К – Коэффициент, учитывающий износ режущих кромок (К = 1, 2, …, 1,25)

Определение потребного усилия для гибки детали.

Усилие гибки определяется из равенства изгибающих моментов и внутренних сил в изгибаемой заготовке. Выбираем конструкции. Штампа, в которой осуществляется изгиб плоской заготовки с калибровкой (как на плакате). В этом случае усилие гибки определяется на столько процессом изгиба, сколько процессом калибровки, требующим значительного давления и практически зависящим от регулировки величины хода ползуна и от отклонений материала по толщине. Формула для приближенного определения усилия гибки с калибровкой имеет вид:

P = p F,

где: р – давление калибров (правки),кгс/мм² (табл.8, прилож.)

F – площадь горизонтальной проекции калибруемой заготовки ( под пуансоном), мм².

Выбор типа и усилия пресса.

При выборе типа и усилия пресса исходят из следующих соображений:

1. Усилие, развиваемое прессом, должно соответствовать усилию требуемому для штамповки, или ближайшему большему усилию (табл.10)

2. Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции.

3. Закрытая высота пресса должна соответствовать закрытой высоте штампа или должна быть больше его.

4. Габариты стола и ползуна пресса должны обеспечивать возможность установки и закрепления штампа.

5. Число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производительность штамповки.

6. В зависимости от рода работы должны быть предусмотрены специальные устройства и приспособления.

7. Удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответствовать технике безопасности.

---

По табл.10 приложения необходимо выбрать тип и модель пресса.

Порядок проведения работы.

1. Ознакомиться с конструкцией детали.

2. Произвести расчет развертки заготовки.

3. Произвести экономный раскрой листа или ленты.

4. Ознакомиться с конструкцией совмещенного штампа для вырубки наружного контура и пробивки отверстий.

5. Определить потребное усилие для вырубки наружного контура и пробивки отверстий.

6. Определить потребное усилие гибки.

7. Выбрать пресс для разделительных и гибочных операций.

8. Вычертить упрощенный эскиз штампа с заготовкой.

Содержание отчета.

1. Эскиз детали с размерами.

2. Эскиз развертки с размерами.

3. Краткая характеристика данной марки материала и ее механические свойства.

4. Эскиз раскроя листа на полосы.

5. Эскиз расположения детали на полосе.

6. Расчет коэффициента использования материала.

7. Расчет потребного усилия для гибки детали.

8. Техническая характеристика выбранного типа пресса.

Контрольные вопросы.

1. Какие материалы применяют для листовой штамповки?

2. Какими механическими свойствами характеризуется материалы, применяемые для листовой штамповки?

3. Какие операции объединяет листовая штамповка?

4. Как определить длину развертки детали и ширину полосы, из которой вырубается заготовка?

5. Исходы из каких условий выбирается тип и усилие пресса?

Приложение

Таблица 1

Механические свойства листовой стали, применяемой для

холодной штамповки.

Наименование стали	Марка стали	Сопротивление срезу σср кгс/мм² Н/мм²	Предел прочности σв кгс/мм² Н/мм²	Относительное удлинение (не менее) %
Тонколистовая углеродистая обыкновенного качества ГОСТ 380-88 группа А: ТУ по ГОСТ 501-58 S = 0,5-4 мм	Ст.1 Ст.2 Ст.3 Ст.4 Ст.5 Ст.6	28-34  280-340 29-36  290-360 33-40  330-400 36-45  360-450 43-53  430-530 52-62  520-620	32-40 320-400 34-42 340-420 38-47 380-470 42-52 420-520 50-62 500-620 60-72 600-720	33 - 28 31 - 26 25 - 21 23 - 19 19 - 15 14 - 11
Тонколистовая углеродистая качественная конструкцион-ная (ГОСТ 1050-80 группа 1: ТУ по ГОСТ 914-56) S = 0,2-4 мм	08кп 08Ю 10кп 10кп 15кп 15 20кп 20 25 30 35 40	250 28 280 27 270 29 290 31 310 32 320 33 330 36 360 39 390 43 430 46 460 49 490	30 300 33 330 32 320 34 340 36 360 38 380 39 390 42 420 46 460 50 500 54 540 58 580	33 33 33 31 29 27 27 25 23 21 20 19

Таблица 2

Механические свойства стальной ленты, применяемой для

Холодной штамповки.

Наименование	Марка стали	Сопротивление срезу, σср кгс/мм² Н/мм²	Предел прочности, σв кгс/мм² Н/мм²	Относитель-ное удлине-ние δ,%
Лента стальная холоднокатаная из конструкционной стали ГОСТ 2284 – 79 S=0,1-0,2 мм.	Ст.15 20 25 30-35 40-45 50-60 65-70	28-43 280-430 28-47 280-470 30-52 300-520 35-56 350-650 38-60 380-600 38-65 380-650 38-65 380-650	22-50 220-500 32-55 320-550 38-60 380-600 42-65 420-620 55-70 550-700 45-75 450-750 45-75 450-750	22 20 18 16 15 12 10
Лента холоднокатаная из высоколегирован-ной корозион-ностойкой стали (ГОСТ 4986-79) S=0,1 - 0,2 мм.	1Х13 2Х13 3Х13 1Х18 Н9	35 350 43 430 46-50 460-500	40 400 50 500 54-58 540-580	21 20 35
Тонколистовая высоколегиро-ванная корро-зионная и жаростойкая S = 0,8 – 4 мм.	0Х18Н9 1X19H9 X18H9T X23H18	46 460 47 470 46 460 50 500	54 540 55 550 54 540 55 550	4 35 40 40

---

Смотрите также файлы

• Человек и общество тест тренировочный.doc

• СРС 10.docx

• Демонстрация_Лекция по СП_расшир.doc

• Реферат по БЖД.docx

• Самостоятельные работы для 3 ИЯ ОЗО.doc