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

.1.1Определение способа изготовления детали

В качестве исходного материала применяется полоса      ,

длиной 2500 мм.

Использование данной заготовки позволяет исключить операцию обрезки по бокам, так как ширина полосы совпадает с шириной детали.

Деталь «Скоба прижимная ЦП 369.103» изготавливается методом последовательной штамповки по следующему маршруту:

.Отрезка правой кромки;

.Пробивка отверстия;

.Отрезка левой кромки;

.Гибка.

Данный маршрут, возможно, выполнить пооперационно, последовательной штамповкой в штампах простого действия, либо объединением нескольких технологических операций в одном комбинированном штампе.

Штамповка в комбинированном штампе позволяет использовать меньшее количество оборудования (достаточно одного пресса), сократить расходы на транспортировку (между операциями) и переналадку оборудования, использовать меньший штат рабочих.

В процессе штамповки подача заготовок и удаление отходов начала и конца полосы производится вручную, отходы при пробивке удаляются на провал, готовая деталь выталкивается сбрасывателем и по желобу направляется в короб.

Определим схему штамповки скобы в комбинированном штампе (см. рисунок 2.1):

.Пробивка отверстия;

.Обрезка по длине;

.Гибка.

Для снижения общего усилия штамповки операции выполняются по этап- но за счет ступенчатого расположения пуансонов.

.1.2 Определение формы и размеров заготовки, коэффициента расхода материала

Для определения шага вырубки необходимо определить наименьшую длину заготовки поступающей на гибку.

Размеры заготовки при гибке определяются по размерам нейтрального слоя материала. Местоположение нейтрального слоя зависит от внутреннего радиуса гибки R и толщины материала s.

В случае, когда загибаются два угла одновременно, длина заготовки определяется по формуле:

L=а+б+в+0,5S                                                                               (2.1)

Длина развертки детали составит:

L = 10+65 + 10+0,58 = 89 мм.

Таким образом, определяем величину развертки 89 мм.

Оценку экономичности производим посредством коэффициента раскроя:

где f- площадь вырубаемой детали в мм2;

п - количество детали в полосе;

F - площадь полосы в мм2.

Для определения площади поверхности детали разобьем ее на элементарные части:

f=F-R2, мм2                                                                                 (2.3)

f=50∙89 -3.14∙12,52 = 4450 - 490 = 3960, мм2;

n = 27, шт.;

F= 50∙2500=125000, мм2;

2.1.3 Расчет технологических усилий

Для штампов с параллельными режущими кромками пуансонов и матриц усилие вырубки (пробивки) Р определяется по формуле ([7] стр. 74):

P=l∙S∙, Н                                                                                             (2.4)

где l - периметр вырубаемого (пробиваемого) контура в мм;

S=8 -толщина материала в мм;

σср - 45 - сопротивление срезу в кг/мм2.

Определим усилие вырубки:

Pвыр.= 50-8-45 = 18000 Н.

Необходимое усилие пресса Рд рассчитывают по формуле:

Рд=кРРд.ном9 , кН                                                                     (2.5)

где к = 1,25 - коэффициент, учитывающий притупление режущих кромок, изменение зазора, неоднородность штампуемого материала и т.д.

=1,2518000=225, кН.

Определим усилие пробивки отверстия:

Pпроб.=l∙S∙ср. , кН.

Площадь отверстия составляет:

L = 2R - 3,14∙2∙12,5 - 78,54, мм2;

Рпроб = 78,54∙8 ∙ 45∙282,74, кН.

Требуемое усилие пресса:

Рдвыр = 1,25∙282,74 = 353,43, кН.

Усилие снятия полосы с пуансона определяется по формуле:

Рсн.=ксн.∙Рпроб , кН,                                                                    (2.6)

где ксн = 0,03:0,05

Рсн.=0,05∙282,74=14,14, кН.

Усилие проталкивания детали через матрицу с цилиндрической шейкой определяется по формуле:

Рпр.=кпр.∙Рпроб. , кН                                                                   (2.7)

где кпр.=0,02:0,07

Рпр = 0,07∙282,74 = 19,79, кН.

Общее усилие пробивки составляет:

Робщ.=Рпроб.+Рсн.+Рпр. , кН                                                     (2.8)

Pобщ.=353.43+14.14+19.79=387.35, кН.

Усилие, необходимое для вырубки и пробивки может быть уменьшено путем ступенчатого расположения пуансонов. При использовании ступенчатых пуансонов разницу в высотах а следует определять по формуле:

а = (0,6:0,8)s = 4.8:6.4 мм.

Усилие вырубки при ступенчатом расположении пуансонов подсчитывают по периметру вырубаемого (пробиваемого) контура, который является наибольшим.

Расчет усилия гибки:

P=KгВSσв , кН                                                                              (2.9)

где Кг - коэффициент, зависящий от схемы гибки (0,6-для двуугловой);

В - ширина детали в мм;толщина материала в мм;

σв = 38:49 кг/мм2 - временное сопротивление;

Р = 0,6∙50∙8∙49 = 117,60, кН.

В случае гибки с прижимом для определения общего усилия к усилию гибки прибавляют усилие прижима Рпр, вычисляемое по формуле:

Рпр=(0,25:0,3)Р , кН                                                                      (2.10)

где Р - усилие гибки по формуле (2.9)

Рпр = (0,25:0,3)∙11760 = 35,28, кН.

Гибка без калибровки (свободная гибка) не обеспечивает правильной геометрической формы детали и точных размеров. Поэтому она всегда сопровождается приложением дополнительного усилия, необходимого для калибровки. Это усилие значительно превышает усилие гибки и рассчитывается по формуле:

к = Fq , кН,                                                                                     (2.11)

где F - проекция площади соприкосновения калибруемого изделия и пуансона в мм;- удельное усилие, зависящее от материала (для стали S=8 мм, удельное усилие q=8:12 кг/мм2).

F=50∙89-(3,14∙25) = 4371,5, мм2,

Рк= 4371,5∙10 = 437,15, кН.

Так как калибровка, производимая при штамповке, превышает усилие гибки, то рассчитываемое максимальное усилие пресса будет при калибровке.

Общее усилие пресса составит:

Рпр=Рв+Рк=387,35+437,15=824,5, кН.

2.1.4 Выбор технологического оборудования

По рассчитанному усилию и габаритным размерам принимается кривошипный пресс модели К2130 усилием 100 тонн, техническая характеристика которого приведена в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Техническая характеристика кривошипного пресса модели К 2130

Пресс К2130 однокривошипный, открытый, простого действия, не наклоняемый. Предназначен для выполнения различных холодноштамповочных операций: вырубки, просечки, гибки, неглубокой вытяжки и пр.

Пресс рассчитан для работы, как на одиночных, так и на автоматических ходах. Подача материала (полосы и ленты) может производиться либо вручную, либо автоматически (при установке автоподачи).

Наладка пресса должна производиться так, чтобы момент нагрузки происходил, возможно, ближе к нижней мертвой точке.

Устройство, работа пресса и его составных частей (см. рисунок 2.1).

Станина пресса (1) литая, чугунная открытого типа. Ползун (2) ориентируется в станине двумя клиновыми направляющими, по которым он совершает возвратно-поступательные движения. Регулировка штампового пространства выполняется вращением штока с помощью храпового механизма. В нижней части ползуна имеются Т-образные пазы для крепления штампов. В верхней части станины расположены буксы главного вала (4).

Рисунок 2.1 - Открытый однокривошипный пресс простого действия К2130: 1 - станина; 2 -ползун; 3 - тормоз; 4 - вал эксцентриковый; 5 - муфта; б ограждение шестерни; 7 - воздухоподводящая головка; 8 - пульт сигнализации; 9 - блок пневмораспределителей; 10 - станция ручной смазки; 11 - пульт управления; 12 - педаль включения ходов ползуна; 13 - маслопровод; 14 - ограждение привода; 15 - электродвигатель; 16 - маховик приводного вала; 17 - командоаппарат; 18 - подпггамповая плита

Привод пресса двухступенчатый с параллельным расположением валов. Движение от электродвигателя (15) передается клиноременной передачей на моховик (16) промежуточного вала и далее через открытую зубчатую передачу и муфту включения на главный эксцентриковый вал (4) и к ползуну (2). Электродвигатель (15) расположен на качающихся подмоторных кронштейнах. Натяжение ремней осуществляется изменением межцентрового расстояния клиноременной передачи с помощью шпильки и гаек. Промежуточный вал расположен в стаканах на подшипниках качения. Стаканы расположены в расточке станины и крепятся болтами. На промежуточном валу смонтированы маховик (16) и шестерня зубчатой передачи. Пневмомуфта передает крутящий момент с колеса зубчатой передачи на главный, эксцентриковый вал. Включение муфты производится блоком воздухораспределителей (9), через трубопровод и воздухоподводящую головку(7). Тормоз служит для точной остановки ползуна. Момент остановки ползуна регулируется поворотом лепестка командоаппарата (17). Управление прессом осуществляется с пульта управления(11) и педали включения (12). Смазка пресса производиться от станции ручной смазки (10) по каналам системы смазки(13)

2.1.5 Описание конструкции и принципа работы штампа

Комбинированный штамп (см, рисунок 2.2) для вырубки и гибки состоит из нижней (1) и верхней (6) плит, соединенных между собой направляющими колонками (18) и втулками (21),

К верхней плите (6) винтами (11) и штифтами (7) крепиться держатель (5) на котором установлена гибочная матрица (4), с закрепленным на торце с помощью винтов (23) отрезным пуансоном (14). Необходимый зазор между отрезным пуансоном (14) и прошивной матрицей (22) обеспечивается подбором компенсатора (24), Прошивной пуансон (16) установленный в пуансонодержатель (17), через закаленную плитку (15) закреплен на верхней плите (б).

К нижней плите (I) винтами (38) и штифтами (39) неподвижно крепятся прошивная матрица (22) со съемником (20) гибочный пуансон (31). 11Подвижный прижим (28) установлен через пружины (29) на нижней плите (1), Передвижение прижима ограничивается винтами (26). Усилие затяжки пружин регулируется гайками (30). Ограничители (33) закрепленные на прижиме необходимы для фиксации заготовки во время обрезки и последующего снятия ее с ловителя (25), закрепленного винтом (27) на гибочной матрице (4).

Штамп устанавливается на подштамповую плиту пресса и крепится болтами через пазы в нижней плите штампа. Верхняя плита крепится с помощью хвостовика в отверстии ползуна пресса,

Штамп работает следующим образом. Полоса подается вручную на позицию пробивки отверстия и обрезки одной кромки. При движении верхней части штампа вниз пуансон (16) пробивает отверстие в полосе, а отрезной пуансон (14) обрезает кромку заготовки. Далее производится обрезка заготовки по длине и пробивка второго отверстия в полосе, при этом ловитель (25) устанавливает заготовку по пробитому отверстию.

Рисунок 2.2 - Конструкция комбинированного штампа для изготовления железнодорожной скобы

Отрезанная заготовка подается на позицию гибки, где выталкиватель (8) устанавливает заготовку по пробитому отверстию на гибочном пуансоне (31). Матрица (4) при движении вниз загибает концы заготовки. При движении верхней плиты вверх выталкиватели (8) выталкивает готовую деталь из матрицы (4), при этом прижим (28) двигается вверх поднимаяпри этом заготовку над пуансоном (31). Готовая деталь сбрасывается в контейнер с помощью сбрасывателя (36). Отходы от пробивки отверстия удаляются на провал, через отверстие в штампе в контейнер для отходов.

2.1.6 Определение закрытой высоты штампа

Штамп проектируется в его нижнем рабочем положении. В этом положении наилучшим образом увязывается взаимодействие рабочим, прижимающих и удаляющих деталей штампа.

Закрытая высота штампа должна находиться между наибольшей и паи меньшей закрытой высотой пресса.

Наименьшая закрытая высота пресса определяется по формуле:

Hr=H-M , мм                                                                                  (2.12)

где H =400 мм - наибольшая закрытая высота пресса;

M= 100 мм - величина регулируемой длины шатуна.

Hr =400 -100 =300, мм.

Определяем закрытую высоту штампа, в соответствии с рисунком 2.6

Принимаем закрытую высоту штампа Hшт=275 мм

H-5 мм ≥ Hшт ≥ H2 +10 мм                                                          (2.13)

-5 мм≥275≥300+10 мм,

≥275≥310 мм.

Так как Hшm =275 мм < Н2 =310 мм то необходимо установить промежуточные подкладные плиты.

Рисунок 2.3 - Схема закрытой высоты: h - Величина хода ползуна; М - величина регулировки длины шатуна; Н - наибольшая закрытая высота пресса (расстояние от плиты до ползуна в его нижнем положении при максимальном ходе и наименьшей длине ползуна); L - расстояние от стола до направляющих; R - вылет от оси ползуна до станины; А 1х B 1- размеры стола (не показан); а х b - размеры отверстия в столе; А  В - размеры подкладной плиты; H1- толщина подкладной плиты; D-диаметр отверстия в подкладной плите; К х S- размеры нижней площади ползуна; F х F-размеры квадратного отверстия в ползуне; I - глубина квадратного отверстия в ползуне;N - расстояние от выталкивателя до нижней поверхности ползуна; с - ход выталкивателя; Н2 - наименьшая закрытая высота пресса (H-M); Ншм- закрытая высота пресса