ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра «Радиоэлектронные устройства и системы»

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ РАДИОАППАРАТУРЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ШТАМПОВКИ. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ВЫТЯЖНОГО ШТАМПА

Методические указания

к лабораторной работе № 1 по курсу « Автоматизация технологических процессов производства аппаратуры средств связи» для студентов специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» очной формы обучения

Воронеж 2008

Составитель канд. техн. наук В.З. Курцев

УДК 658.52.011.56

Расчет и конструирование технологической оснастки для изготовления конструкционных деталей радиоаппаратуры из металлических материалов методом штамповки. Расчет исполнительных размеров вытяжного штампа: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 по курсу «Автоматизация технологических процессов производства аппаратуры средств связи» для студентов специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» очной формы обучения/ ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.З. Курцев. Воронеж, 2008. 22 с.

В работе рассмотрены основные технологические требования, предъявляемые к деталям, изготовленным методом вытяжки, а также конструкция вытяжного штампа. Описываются порядок расчета исполнительных размеров пуансона и матрицы вытяжного штампа, порядок расчета размеров плоской исходной заготовки. В процессе выполнения работы студенты осваивают методику технологического исследования чертежа детали, а также приобретают навыки проектирования штампов холодной листовой штамповки.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле МУ СГ НГД.doc.

Ил. 16. Библиогр.: 7 назв.

Рецензент д-р физ.-мат. наук, профессор Ю.С. Балашов

Ответственный за выпуск зав. кафедрой, д-р физ.-мат. наук, профессор Ю.С. Балашов

Издаётся по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

 ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

1.1. Цель работы

Целью работы является изучение технологических требований к деталям, полученным вытяжкой; ознакомление с конструкцией вытяжного штампа; освоение методики расчета исполнительных размеров пуансона и матрицы вытяжного штампа.

1.2. Общая характеристика содержания работы

Для изготовления средств связи используются полые круглые и прямоугольные коробчатые детали с фланцем и без него с различными выдавками и отверстиями. Получение таких деталей возможно методами холодной штамповки, в частности вытяжкой. Под вытяжкой понимают процесс образования полой заготовки или детали из плоской исходной листовой заготовки. Вытяжка является формоизменяющей операцией, в процессе которой плоская заготовка путем пластической деформации превращается в объемную деталь.

Источником информации для подготовки к лабораторной работе является техническая литература по холодной штамповке, перечень ГОСТ(ов), а также чертежи деталей, применяемых для изготовления радиоэлектронных средств связи.

2. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ И УКАЗАНИЯ ПО ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ

2.1. Домашнее задание

С помощью литературы /1, 3/ ознакомиться с показателями технологичности деталей, полученных вытяжкой. Ознакомиться с порядком расчета исполнительных размеров пуансона и матрицы вытяжного штампа.

2.2. Вопросы к домашнему заданию

1. Какие технологические требования предъявляются к деталям, полученным вытяжкой ?

2. Какие существуют способы расчета размеров плоских заготовок ?

3. Классификация вытянутых деталей (цилиндрические, прямоугольные низкие, высокие).

4. Значение прижима при вытяжке. Расчет усилия прижима и вытяжки.

3. Лабораторное задание и методические указания по его выполнению

1. Произвести анализ технологичности детали ШИ9.312.113 «Экран» (рис. 1).

Рис. 1. «Экран» ШИ9.312.113

2. Рассчитать диаметр плоской заготовки для детали ШИ9.280.155 «бобышка» (рис. 2). Материал: лист .

3. Рассчитать количество операций для вытяжки детали ШИ9.280.155 «бобышка».

4. Рассчитать исполнительные размеры пуансона и матрицы вытяжного штампа на деталь ШИ9.280.155 «бобышка».

Рис. 2. Деталь ШИ9.280.155 «бобышка».

* Размер для справок

3.1. Требования к технологичности деталей, изготавливаемых вытяжкой

Основным требованием к деталям, изготавливаемым вытяжкой, является наличие плавных сопряжений между стенками, а также между стенками и дном детали (рис. 3, 4).

Оптимальные значения радиусов сопряжений в круговых цилиндрических и прямоугольных коробчатых деталях в зависимости от толщины материала заготовки приведены в /3, с. 52/:

между дном и стенкой ;

между фланцем и стенкой для круговых цилиндрических деталей;

между дном и стенкой ;

между стенками (радиус в плане) для прямоугольных коробчатых деталей.

Рис. 3

Если во фланце детали расположены отверстия, то кромка отверстия должна находиться за пределами криволинейной поверхности фланца. То же относится и к отверстиям, расположенным в дне детали (рис. 5). Чтобы торец детали был плоским после операции обрезки и не имел заостренных кромок, по контуру детали следует предусматривать буртик 0,2 …0,5 мм (рис. 6).

Рис. 4

Вытяжку из плоской заготовки можно осуществлять с прижимом (рис. 7,а) и без прижима (рис. 7,б).

Прижим заготовки применяют для предотвращения образования складок на стенках детали или на фланце. При вытяжке из плоской заготовки необходимость прижима определяется из условия

,

где D₃ – диаметр плоской заготовки, мм; d₁ – диаметр изделия после 1-й вытяжки; S – толщина материала, мм (рис. 7).

Рис. 5

Рис. 6

Для последующих операций необходимость прижима определяют по относительной толщине материла (рис. 8)

.

Если  < 1 … 1,25 – вытяжку осуществляю с прижимом;

если  > 1,5 – вытяжку осуществляют без прижима;

если  = 1,25 … 1,5 – вытяжку можно проводить с прижимом или без прижима, в зависимости от конкретных условий.

а)

б)

Рис. 7. Разновидности вытяжки. Первая операция: Д_м – диаметр матрицы, Д_п – диаметр пуансона, Р_выт – усилие вытяжки, Р_пр – усилие прижима, Z_вт – односторонний зазор между пуансоном и матрицей

а)

б)

Рис. 8. Разновидности вытяжки. Вторая и последующие операции

Существует обычная вытяжка, при которой односторонний зазор между пуансоном и матрицей больше толщины материала

и вытяжка с утонением стенок детали, при которой односторонний зазор меньше толщины материала (рис. 4).

.

Вытяжка с утонением применяется для получения высоких деталей при небольшом количестве переходов вытяжки.

3.2. Расчет размеров заготовок для вытяжки полых тел вращения

Из-за неоднородности металла верхние кромки деталей и края францев после вытяжки получаются неровными, поэтому необходимо учитывать припуск на обрезку неровных кромок (рис. 9). Значения припусков на обрезку зависят от относительной высоты детали H/d и определяются по табл. 56 и 57 /3, с. 55-56/.

Способ определения размеров заготовок в зависимости от вида вытяжки различный. При обычной вытяжке используется способ поверхностей, при вытяжке с утонением стенок используется способ объемов. В более сложных случаях используется графо-аналитический способ.

Рис. 9

3.3. Способ поверхностей

Способ основан на равенстве площадей поверхности исходной заготовки и готовой детали с учетом припуска на обрезку. Расчет проводят по средней линии детали.

Для определения диаметра заготовки поверхность вытягиваемой детали разбивают на простые геометрические элементы (рис. 10). Сумма площадей простых геометрических элементов равна площади заготовки F₃.

.

Площади элементов равны (для данного случая по рис. 10)

; ; ; ; . (табл. 58 /3, с. 57/)

Диаметр заготовки согласно формуле равен .

Диаметр заготовки для цилиндрической детали определяется по формуле, приведенной в работе /3/.

Рис. 10

3.4. Способ объемов

Его применяют для расчета вытяжки цилиндрических деталей с утонением стенок. Он основан на равенстве объемов металла исходной заготовки и готовой детали с припуском на обрезку (рис. 11). Объем цилиндра V_ц, равный разности наружного объема V_н и внутреннего V_в равен объему заготовки V_з мм³ (все величины с учетом припуска на подрезку). Объемы отдельных элементов формы деталей определяются по формулам, приведенным в работе /3/.

;

;

, откуда .

Формулы для определения диаметров заготовок тел вращения наиболее распространенных форм приведены в табл. 59 /3, с.60/.

Рис. 11

3.5. Расчет числа операций

Число операций при вытяжке цилиндрических деталей без утонения стенок рассчитывают исходя из минимально допустимого диаметра вытягиваемого цилиндра.

Диаметр цилиндра, получаемый после первой вытяжки:

,

где D₃ – диаметр заготовки; m₁ – коэффициент 1-й вытяжки.

Диаметр второй и последующих операций определяется по формулам:

; ; ,

где d₁, d₂, d₃, …, d_n-1, d_n – диаметры вытяжки первой, второй, третьей … предпоследней и последней операций; m₁, m₂, m₃, …, m_n – коэффициент вытяжки первой, второй, третьей и последней операций.

Значения диаметров вытяжки принимают по средней линии.

Коэффициент вытяжки зависит:

от вида и механических свойств материала;

отношения толщины материала к диаметру заготовки, ;

способа вытяжки (с прижимом или без прижима);

рабочего профиля пуансона и матриц;

качества поверхности;

скорости вытяжки;

применяемой смазки и т.д.

В табл. 66, 67, 68, 69 /3/ приведены рекомендуемые коэффициенты вытяжки и ориентировочные числа операции в зависимости от материала и размеров вытягиваемых деталей.

3.6. Вытяжка прямоугольных коробок

Прямоугольные коробки в зависимости от отношения делятся на высокие и низкие.

Если - коробка низкая; если - коробка высокая,

где - приведенная высота; H_o – номинальная высота; - припуск на обрезку; В – ширина коробки в плане (рис. 12).

Рис. 12

Величины припусков на обрезку прямоугольных коробок приведены в табл. 70 /3, с. 76/.

Расчет размеров заготовки при вытяжке прямоугольных коробок излагается на с. 76-79 /3/.

3.7. Расчет исполнительных размеров матриц и пуансонов вытяжных штампов

При наличии допуска на наружный размер детали размер матрицы вычисляется по формуле

,

тогда размер пуансона – по формуле (рис. 13).

Рис. 13

При наличии допуска на внутренний размер детали размер пуансона вычисляется по формуле

,

тогда размер матрицы – по формуле (рис. 14),

где L_м – исполнительный размер матрицы, мм;

L_п – исполнительный размер пуансона, мм;

L и l – наружный и внутренний номинальные размеры детали, мм;

 - допуск на соответствующий размер детали, мм, по чертежу или ТУ;

Z – односторонний зазор между матрицей и пуансоном;

_м, _п - допуски на изготовление матрицы и пуансона.

Величины односторонних зазоров Z в зависимости от коэффициента вытяжки и толщины материала приведены в табл. 34 /3, с. 93/.

Рис. 14