Технологический расчёт детали "Гайка"

курсовая работа

4.4 Конструкторский и прочностной расчёт разделительного инструмента

Матрица и пуансон определяют работоспособность, надёжность и долговечность штампа. Их расчёт и конструирование - важнейший этап разработки документации штампа.

Толщину матрицы по следующей эмпирической формуле:

,

где - толщина штампуемого материала, мм;

и - размеры рабочей зоны матрицы, мм;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от временного сопротивления штампуемого материала.

мм.

Матрица. Форма матрицы определяется формой и размерами штампуемой детали. По эмпирической формуле можно проверить достаточность толщины матрицы, мм:

,

где - требуемое технологическое усилие штамповки, кН.

мм.

Найденное значение необходимо округлить до ближайшего большего числа из следующего ряда чисел: 8, 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80. Из конструктивных соображений, с учётом последовательной конструкции принимаем толщину матрицы 25 мм и заключаем её в обойму для повышения прочности. Соотношение габаритных размеров и толщины прямоугольных матриц следует принимать по ГОСТ 15861-81.

Определим размеры матрицы. Форма и размер матрицы определяется формой и размерами штампуемой детали. Размеры прямоугольной матрицы определяют (ориентировочно) исходя из размеров её рабочей зоны. Размеры матрицы уточняют с учётом требуемых величин перемычек между отверстиями, конкретного размещения рабочей зоны и отверстий и т. д..

В соответствии с рекомендациями [1] принимаем размеры матрицы 110130 мм.

Тяжело нагруженные матрицы следует проверять на прочность специальным расчетом, основанным на определении напряжений, возникающих в опасном сечении. Опасным является сечение, проходящее через узкие щелевые отверстия, острые углы и др. Например, при вырубке квадратного контура опасным является сечение, проходящее через противоположные углы и

диагонали квадрата. При расчете можно исходить из того, что сила, распирающая матрицу в опасном сечении, составляет не менее 40 % технологического усилия. Проверку выполняют по формуле [1]:

,

где - допускаемое напряжение на разрыв (для стали У8, У10 в закалённом состоянии =250МПа);

Р - технологическое усилие, Н;

F - площадь опасного сечения, мм.

Рисунок 5- Опасное сечение матрицы

Площадь опасного сечения определяем с помощью пакета КОМПАС-3D V13.

- условие не выполняется.

Так как условие выполняется на предельных условиях, то матрицу дополнительно для повышения прочности устанавливаем в обойму.

Размеры пуансонов для пробивки круглых отверстий принимаются в соответствии с ГОСТ 16621-80 и ГОСТ 16625-80.

Проведём проверку пробивного пуансона на сжатие, смятие опорной поверхности и продольный изгиб, так как при изготовлении данной детали именно этот элемент будет подвергнут максимальным нагрузкам.

Напряжение смятия см поверхностью головки пуансона поверхности плиты вычисляют по формуле:

,

где - технологическое усилие воспринимаемое пунсоном, Н;

- площадь поверхности его головки, мм2;

Если МПа, то пуансон следует упирать головкой в стальную закалённую подкладную плиту.

Произведём проверочный прочностной расчёт на смятие опорной поверхности для пуансона Ш 4,1 мм.

.

Так как , то стальную закалённую плиту в конструкции штампа применяем.

Проверку на сжатие осуществляют с учётом продольного изгиба в следующей последовательности.

Вначале определяют коэффициент понижения допускаемого напряжения сж, зависящий от условной гибкости пуансона и учитывающий возможную потерю устойчивости пуансона (его продольный изгиб). Для пуансонов круглого сечения этот коэффициент зависит от параметра:

,

где - длина рабочей части пуансона;

- диаметр (по наименьшему сечению) рабочей части пуансона.

Далее определяют площадь Fк (мм2) контакта рабочего торца пуансона со штампуемым материалом. Если диаметр пробиваемого отверстия соизмерим с толщиной материала, .

Напряжение сжатия для таких пуансонов вычисляют по следующей формуле:

,

где - технологическое усилие, воспринимаемое проверяемым пуансоном, Н;

- площадь контакта рабочего торца пуансона со штампуемым материалом; - коэффициент понижения допускаемого напряжения, зависящий от и принимаемый по [1].

Проведём проверку на сжатие пуансона пробивного пуансона:

Следовательно, в соответствии с рекомендациями [1] принимаем =0,8.

Так как диаметр пробиваемого отверстия соизмерим с толщиной материала, то

, мм2.

Допускаемое напряжение на сжатие для сталей У10А, У8А и т.п. после закалки и отпуска принимают 1600Мпа [1].

Так как , то условие по соблюдению устойчивости не выполняется. Для повышения устойчивости пуансона предусматриваем в конструкции штампа дополнительное направление через прижим.

Делись добром ;)