Материал: Разработка конструкции и технологии изготовления штампового инструмента для изготовления железнодорожной шайбы

Разработка конструкции и технологии изготовления штампового инструмента для изготовления железнодорожной шайбы

ВВЕДЕНИЕ

Группа предприятий «Северсталь-метиз» - это эффективно работающая компания, стремящаяся к совершенствованию своих бизнес-процессов, работающая в нишевых сегментах с высокой добавленной стоимостью (рынки, отрасли, продукты). Основными потребителями продукции «Северсталь- метиза» являются стройиндустрия, нефте и газодобывающая отрасли, автопром, металлургия, машиностроение.

Находясь в постоянном диалоге с клиентами, выстраивая партнёрские отношения с поставщиками и изучая потребности рынка, «Северсталь-метиз» совершенствует качество предлагаемых продуктов и сервисов, а также разрабатывает новые виды продукции, позволяющие клиентам значительно снижать операционные издержки. Одним из продуктов компании является железнодорожный крепеж, выпускаемый в калибровочном цехе Череповецкой площадки. В данном дипломном проекте разрабатывается штамповый инструмент для изготовления прижимной скобы ЦП369-103, являющейся составным компонентом рельсового скрепления ЖБР-65. В процессе проектирования рассчитываются параметры штампового инструмента, производится подбор технологического оборудования, с проверкой его основных узлов и систем на соответствие требованиям, разрабатывается технологический процесс изготовления формообразующей детали штампа. Проводится расчет экономической целесообразности реализации проекта, а так же разрабатываются мероприятия по охране труда и экологической безопасности. Успешная реализация проекта по изготовлению прижимной скобы ЦП369-103, позволит расширить линейку железнодорожного крепежа ЖБР- 65, производимого предприятием, дополнит каждый комплект дополнительной единицей, то есть, предприятие сможет предлагать на рынке наиболее полный комплект крепежа данного вида, обеспечив тем самым, себе конкурентное преимущество и возможность привлечения новых клиентов.

. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

муфта скоба деталь пресс

1.1 Техническая характеристика и назначение изделия

Скоба прижимная ЦП 369.103, ТУ ЦП 369 ТУ-3 (см. таблицу 1.1, пункт 2) является составным компонентом рельсовых скреплений верхнего строения железнодорожного пути типа ЖБР 65, применяемых на железобетонных шпалах. Скоба предназначена для крепления клеммы.

Основные функции рельсовых скреплений:

сохраняют неизменность ширины колеи;

противодействуют «угону» рельсов, т.е. предотвращают перемещение рельсов в продольном направлении;

обеспечивают пространственную упругость пути, что влияет на уровень износа рельсов и колесных пар;

обеспечивают виброгашение, что влияет на интенсивность неравномерной осадки шпал;

обеспечивают возможность регулировки рельсовых нитей по высоте и в плане.

Составляющие в скреплении ЖБР 65, таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Составные элементы рельсового скрепления верхнего строения железнодорожного пути типа ЖБР 65:

1.2 Общие сведения об изготавливаемой детали

Деталь «Скоба прижимная ЦП 369.103» выполнена из листа толщиной 8 мм, имеет прямоугольную форму с двумя загнутыми концами и пробитым в центре отверстием диаметром 25 мм (см. рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Скоба прижимная ЦП 369.103 (эскиз)

Материал из которого изготавливается деталь сталь Ст.3 ГОСТ 380-2005- конструкционная сталь обыкновенного качества предназначена для изготовления проката горячекатаного: сортового, фасонного, толстолистового, тонколистового, широкополосного и холоднокатаного тонколистового, а также слитков, блюмов, слябов, сутунки, заготовок катаной и непрерывнолигой„ труб, поковок и штамповок, ленты, проволоки, метизов и др.

Химический состав и механические свойства стали Ст.3 приведены в таблицах 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2. - Химический состав стали Ст.3 ГОСТ103-2006

Таблица 1.3. - Механические свойства стали марки Ст.3 ГОСТ 505-2005

1.3 Анализ технологичности детали и определение способов ее изготовления, постановка задачи на проектирование

Деталь «Скоба прижимная ЦП 369.103» имеет простую форму без узких и широких прорезей и выступов и соответствует требованиям технологичности:

.Наименьшие радиусы пробиваемых отверстий должны быть не менее S, то есть R=12,5 > S= 8 мм.

.Необходимо избегать сложных конфигураций с узкими и сложными вырезами контура.

.Радиус гибки, должен быть не менее толщины, то есть 8 мм, R=10mm.

.Линию изгиба желательно располагать поперек линии проката.

Исходя, из изложенных ранее технологических требований делаем вывод что деталь технологична и наиболее рационально ее изготавливать путем холодной штамповки, которая является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства. Она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и и экономическом отношении.

В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

.получать детали весьма сложных форм, изготовление деталей другими методами обработки невозможно или затруднено

.создавать простые и жёсткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;

.получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точность размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

В экономическом отношении холодная штамповка обладает преимуществами:

. экономичным использованием материала и сравнительно небольшими отходами;

. весьма высокой производительностью оборудования, с применением механизации и автоматизации производственных процессов;

. массовым выпуском и низкой стоимостью изготавливаемых изделий;

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, допускающее их экономичное изготовление.

По характеру деформаций холодная штамповка подразделяется на две основные группы: деформация с разделением материала и пластические деформации.

Первая группа объединяет деформации, которые приводят к тесному разделению материала путем среза и отделения одной его части от другой.

Группа пластических деформаций холодной листовой штамповки включает операции по изменению формы гнутых и полых листовых деталей.

Штамповка деталей путем выполнения нескольких раздельных операций в большинстве случаев технологически не выгодно, и поэтому применяют методы комбинированной штамповки, одновременно сочетающие в себе две или несколько из указанных деформаций и отдельных операций.

Определив, что шайба будет изготавливаться штамповкой, устанавливаем задачу на проектирование - разработка штампа для изготовления железнодорожной шайбы.

1.4 Литературный обзор

Штамповка - это один из наиболее частых видов обработки металла, который представляет собой деформацию, придающую детали необходимую форму методом выдавливания на поверхности определенного рельефа, узора, отверстий. Процесс этот осуществляется на специальных прессах различной конструкции.

На производстве используются два вида штамповки:

·                    горячая;

·              холодная.

При горячем способе обрабатывается нагретый металл. При этом улучшаются качества материала: он становится плотнее, однороднее. Плюс холодного метода в том, что на поверхности не появляется слой окалины, размеры детали получаются точнее, поверхность глаже.

Штамповка может быть листовой или объемной. Листовым методом производят: посуду, ювелирные изделия, детали часов, климатической техники и микросхем, оружие, медицинское оборудование, детали для автомобиле- машино и станкостроения. Полученные детали не требуют дальнейшей обработки. В ходе объемного прессования холодный или раскаленный металл продавливается в формах.

В металлообработке прессы используются для:

·                    производства поковок;

·              запрессовки шестеренок, подшипников;

·              объемной и листовой штамповки.

Станки для прессования могут основываться на принципах механики или гидравлики, обрабатывать материалы статическим или ударным способом.

Механические бывают:

·                    эксцентриковые;

·              кривошипными.

Кривошипные станки выполняют холодную и горячую штамповку металла давлением: вытяжку, вырубку и прорубку. Гидравлические прессы используются для объемной кузнечной обработки металла. Согласно технологическим возможностям прессы делятся на: универсальные, специальные и специализированные. Универсальные можно использовать практически для любых видов ковки (пример - гидравлический ковочный станок). Специализированные станки выполняют только один технологический процесс (пример - кривошипные вытяжные). Специальные прессы производят конкретный вид изделий, используя одну технологию.

Принцип работы и устройство прессов различных типов

Любой стандартный штамповочный станок состоит из следующих основных узлов: мотора, передачи, исполнительного механизма. Передача и двигатель вместе составляют «привод». Главная характеристика привода - это вид связи двигателя и исполнительного механизма: механическая или не жесткая (жидкость, газ, пар). Рабочие органы прессов: валки, ползун, траверсы, ролики, бабы.

Кривошипно-шатунный пресс

Привод станка вращается, движение на ползуне преобразуется в возвратно-поступательное. Под действием этого движения при помощи штампа обрабатывается металл. Все детали станка производят из прочной стали и оснащаются ребрами жесткости. Движение ползуна происходит по жесткому графику. Усилие по ползуну достигает 8 тысяч тонн. Кривошипные ковочные установки позволяют ускорить, упростить и удешевить производство деталей, сэкономить до 30% проката. Все кривошипные станки делятся на простые, с двойным и тройным действием.

Кривошипно-шатунный пресс способен выполнять следующие виды работ:

·                    штамповку в открытых и закрытых матрицах;

·              формирование заусенца;

·              выдавливание;

·              прошивку;

·              комбинированную обработку.

Механический пресс воздействует на материал ударом, тогда как гидравлический, прилагая меньшую силу, получает больший эффект. Поэтому вторые используют для изготовления крупных изделий с толстыми стенками.

Гидравлические прессы

Способны проштамповывать поверхность, продавливать и ковать изделия из металла. Они также применяются для переработки металлических отходов. Действие станка основано на увеличении силы давления на металл во множество раз. Пресс представляет собой два сообщающихся цилиндра с водой, между которыми проходит труба. В цилиндрах установлены поршни. Принцип работы пресса основан на законе Паскаля.

Радиально-ковочный аппарат

Обрабатывает металл горячим способом. Болванка поступает в нагревательный модуль, функционирующий по принципу индукции. Здесь она нагревается, когда металл становится достаточно податливым, подается через конвейер на механизм захвата, подающий заготовку прямо в зону обработки. Ковка или штамповка осуществляется бойками, в процессе заготовка все время крутится, благодаря чему она обрабатывается равномерно со всех сторон. Пресс работает от электромотора, соединенного клиноременной передачей с валами. Они размещены вертикально и направляют движение на шатун и боек, между которыми установлен ползун. Чтобы все движения механизма были синхронными, существуют копирные барабаны. Держатель болванки вращается электромотором посредством червячных передач. Пружинная муфта в нужные моменты притормаживает движение.

Электромагнитный пресс

Это новейшая разработка, которая только начинает использоваться в промышленности. Рабочий орган станка - сердечник электромагнита, который совершает движения под действием электромагнитного поля. Сердечник двигает ползун или штамп, пружины возвращают ползун в исходное положение. Такие станки отличаются высокой производительностью и экономичностью. На сегодняшний день существуют модели с небольшой амплитудой движения рабочего органа - 10 мм и усилием не более 2,5 тонны.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Разработка конструкции штампового инструмента