2.4. Разработать схему вырубного штампа, задать схему раскроя, определить коэффициент использования металла, усилие вырубки и исполнительные размеры матрицы и пуансона(привести эскизы)

Оптимальный вариант раскроя металла определяют по коэффициенту раскроя, чем эффективнее раскрой, тем меньше металла идет в отход.

а) Рассмотрим положение деталей в один ряд:

Где L – длина полосы; b - ширина полосы; t - шаг подачи;D - наружный диаметр детали; a - ширина межконтурной перемычки.

Определение ширины полосы: b_н = b_р + ∆_Ш,

где b_р – расчетная ширина полосы;

b_р =b+2a;

∆_Ш = 0,5 мм – допуск на ширину полос;

Так как толщина металла s= 1,5 мм, перемычка между деталями:

а = (0,8-2) × S =2× 1,5=3 мм;

b_р=15+2×3=21 мм;

b_н=21 + 0,5 = 21,5 мм

Шаг подачи: t = b + a = 15 +3 =18 мм

Определяем коэффициент использования металла: K = n× F_дет. / L×b

где F_дет. - площадь заготовки;

b - ширина полосы;

L - длина ленты;

n - количество деталей, полученных из ленты;

F_дет. = π R² F_дет. = 3.14*7,5² =176,7мм²

L = n × (b+ a) + 2a

L = 10 × (15 + 3) + 2×3 = 186 мм

Коэффициент использования металла (расчет на 10 изделий):

К = 10 × 176,7/ 186× 21,5 = 0,44

Процент расхода металла: (1 – 0,44) × 100% = 56%

б) Рассмотрим положение деталей в два ряда

Определение ширины полосы: b_н = b_р + ∆Ш,

Где b_р – расчетная ширина полосы

∆Ш = 0,5 мм – допуск на ширину полос;

Так как толщина металла = 1,5 мм, перемычка между деталями:

а = (0,8-2) × S = 3 мм;

b_р = 2b + 3a = 2 ×15 + 3 × 3 = 39 мм

b_н=39 + 0,5 = 39,5 мм

Шаг подачи: t = b + a = 15 +3 =18 мм

Определяем коэффициент использования металла: K = n× F_дет. / L×b

где F_дет. - площадь заготовки;

b - ширина полосы;

L - длина ленты;

n - количество деталей, полученных из ленты;

F_дет. = π R² F_дет. = 3.14*7,5² =176,7мм²

L = n × (b+ a) + 2a

L = 10 × (15 + 3) + 2×3 = 186 мм

Коэффициент использования металла (расчет на 10 изделий):

К = 10 × 176,7/ 186× 39,5 = 0,24

Процент расхода металла: (1 – 0,24) × 100% = 76%

Проанализировав два способа расположения деталей на полосе можно убедиться в том, что наиболее эффективным является раскрой металла в одну полосу.

Выбор схемы вырубки

В этой схеме вырубки используется 2 рабочих детали: пуансон и матрица, вследствие чего не требуется прижима, так как при вырубке пуансон прижимает заготовку к матрице, а съемное устройство прижимает саму деталь: отход удерживается подпружиненным съемником, который не дает деформироваться детали.

Расчет усилия вырубки Вырубка штампами с плоскими режущими кромками определяется по фомуле: Р=КLSσ_cp

где K – коэффициент притупления режущих кромок (1,3);

L - длина контура детали;L= 2πR = 2*3.14*7.5=47.1 мм;

S - толщина детали, S = 1,5 мм;

σ_ср. - сопротивление сдвигу [МПа], σ_ср. = 80 МПа

Р=1,3*47.1*1,5*80=7347,6 Н= 7,35кН

При вырубке детали на штампе производится также продавливание в центре детали№1 паза круглой формы для центровки детали №3, для этого предусмотрена конструкция штампа (см. эскиз). Расчетного усилия вырубки =7,35 кН хватит для образования паза, т.к. глубина паза =0,5 мм.

Выбор конструктивных элементов матрицы и пуансона

а) Найдем двусторонний зазор между матрицей и пуансоном:

z = ( 8-10%) от S, z = 1,5×0,08 = 0,12 мм

Глубина матрицы 25 мм

Толщина рабочего пояса матрицы 8 мм

Углы заточки вырубного штампа для вырубки металлического листового материала применяем пуансон с углом заточки режущей кромки (грани) =90ᴼ, матрицу 90ᴼ (отклонение -15). Значение α=90ᴼ считается оптимальным, т.к. при этом обеспечивается наибольшая стойкость и надежность в работе штампа.

Расчет исполнительных размеров матрицы и пуансона

При штамповке материала толщиной равной 2 мм размеры матрицы и пуансона определяются по следующим формулам:

При вырубке наружного контура

D_м=(d_н-σ_и)^+σм , d_п=(d_н-σ_и-z)_-σп

где D_м – номинальный размер матрицы, d_п -номинальный размер пуансона,

d_н - номинальный размер вырубаемого изделия, σ_и - допуск размера изделия, мм, σ_м - допуск размера матрицы, мм, σ_п - допуск размера пуансона, мм, z - зазор, мм.

D_м=(15+ 0,25 )^+0,027= 15,25^+0,027 мм

d_п=(15+ 0,25 + 0,12 )_-0,018 = 15,37_-0,018 мм

Эскизы матрицы и пуансона

Нарисую от руки))

2.5. Подробно описать технологию получения на применяемом сплаве окрашенного конверсионного покрытия: оборудование, режимы, составы технологических растворов, последовательность операций технологического процесса, обосновать метод получения цветного покрытия.

На меди и её сплавах получают оксидные покрытия толщиной 1-2 мкм с низкой механ. прочностью. Их используют для декоративной отделки с последующим покрытием бесцветным лаком. Возможно получение оксидных пленок черного, темно-синего и коричневого цвета, цвет зависит от состава раствора или сплава. Оксидирование возможно производить химическим или электрохим. способом.

Для обработки данных изделий выбираем электрохимическое оксидирование, несмотря на то, что оно сложнее в проведении, зато значительно лучше качество покрытий, шире цветовая гамма.

Сравним два способа электрохим. оксидирования: 1.Способ включает анодную обработку изделий из мельхиора в водном растворе, содержащем 100-200 г/л KaOH с анодной плотностью тока 2-20 А/дм² в течение 6-10 минут при t=5-70°С с катодом, выполненным из мельхиора. Способ предназначен для получения защитного покрытия на изделиях из меди и таких ее сплавах, как бронза и латунь, однако способ недостаточно эффективен при нанесении покрытий на изделия из нейзильбера. Известный способ сложен в реализации и характеризуется малой эффективностью.

2.способ анодного оксидирования меди и сплавов на ее основе, который ведут в электролите, содержащем 150-200 г/л NaOH при t= 80-90°С, анодной плотности тока 0,8-2 А/дм² и продолжительности процесса 5-20 минут. Этот способ предназначен для получения на поверхности деталей из нейзильбера защитных покрытий, имеющих глубокую бархатисто-черную окраску, изменяющую внешний вид изделий.

Выбираем второй способ т.к. необходимо обрабатывать изделия из нейзильбера. А также второй способ обеспечивает получение необходимого цвета покрытия, в то время как первый способ обеспечивает получение бесцветных пленок.

Изделия можно обрабатывать в стационарных ваннах на подвесочных приспособлениях различного типа. В данном случае целесообразно использовать корзины для обработки мелких деталей насыпью. Преимущество корзин по сравнению с подвесочными приспособлениями заключается в большей вместимости единовременной загрузки, большей простоте монтажа. Эти показатели являются очень важными для производства, т.к. годовая программа выпуска 5000 шт. Используем корзины из кислотостойких материалов – из полипропилена. В процессе обработки осуществляем встряхивание корзины для обеспечения равномерности покрытия детали.

Последовательность операций технологического процесса

Если необходимо получить оксидную пленку не на всей поверхности изделия, то поверхность, не подлежащую обработке, необходимо покрыть защитным нитролаком и после проведения оксидирования снять защитный слой с помощью ацетона. Перед оксидированием поверхность деталей сначала обезжиривают и активируют.

1)Химическое обезжиривание проводят в растворе 10-20 г/л Na₂CO₃ , 5-10 г/л Na₃PO₄, 3-5 г/л Na₅P₃O₁₀, 8-10 г/л Ситанол ДС10, время 3-5 мин.

2)Промывка в холодной воде t =18-20⁰С 30 сек

3) сушка в сушильном шкафу t =80⁰С 5 минут

4)Активирование изделий из нейзильбера проводят анодно в 2% Н₃РО₄ при плотности тока 0,5-0,8 А/дм² 20-40 сек.

5)Промывка в ванне с холодной водой t =18-20⁰С 30 сек

6) сушка в сушильном шкафу t =80⁰С 5 минут

7)процесс оксидирования 5-20 мин. На окончание процесса оксидирования указывает появление пузырьков газа у обрабатываемых деталей или резкое повышение напряжения процесса. В качестве катода может быть использована сталь или никель. Площадь поверхности катода в 5-10 раз больше площади поверхности анода.

8)После обработки изделия промывают проточной водой t =18-20⁰С,30 сек

9)сушка на воздухе, в потоке теплого воздуха.

10) ОТК Покрытие должно равномерно покрывать всю поверхность изделия, иметь одинаковый цвет по всей площади обрабатываемой поверхности.

Билет №5