Разработка и проектирование электрода инструмента для формирования окон матрицы 05356
Липецкий государственный технический
университет
Кафедра технологии машиностроения
КУРСОВОЕ ЗАДАНИЕ
по электроэрозионной обработке
«Разработка и проектирование
электрода инструмента для формирования окон матрицы 05356»
Липецк 2013 г.
Аннотация
В данной курсовой работе рассмотрены методики проектирования
электрода-инструмента для прошивки отверстия методом электроэрозионной
обработки
Расчетно-пояснительная записка содержит:
Рисунков - 4.
Таблиц - 7.
Графическая часть проекта содержит:
Лист 1. Электрод инструмент А3
Оглавление
Введение
. Анализ обрабатываемого материала
. Выбор материала ЭИ
. Расчет технологических параметров обработки
. Разработка формообразующей части ЭИ
. Изготовление электрода-инструмента
. Выбор рабочей жидкости способа подвода РЖ в зону обработки
Заключение
1. Исходные данные
. Профиль продольного сечения окна матрицы с различным видом образующих
Рисунок 1. Профиль продольного и поперечного сечения окна матрицы
Профиль поперечного сечения
Рисунок
2. Профиль поперечного сечения
. Шероховатость поверхности боковой и торцовой части окна матрицы Ra=2,5 мкм;
. Размерная точность полости
Квалитет и поле допуска - А11
. Материал матрицы - У10А
. Основные параметры и размеры формообразующего окна
электрод прошивка
отверстие электроэрозионный
Таблица 1. Основные параметры и размеры формообразующего окна
|
Параметр
|
Значение
|
|
h, мм
|
42
|
|
а, мм
|
29
|
|
b, мм
|
38
|
|
с, мм
|
3
|
|
 , °68
|
|
|
h1
|
h/3
|
. Габаритные размеры матрицы
Таблица 2. Габаритные размеры матрицы
|
Параметр
|
Значение
|
|
L, мм
|
220
|
|
B, мм
|
195
|
|
H, мм
|
95
|
|
n
|
6
|
Рисунок 3. Схема расположения окон в матрице
Введение
Электроды-инструменты являются одними из основных элементов, определяющих
эффективность применения электроэрозионного метода обработки. Существенную долю
от общих затрат на обработку составляют затраты на электроды-инструменты.
Поэтому при освоении процессов электроэрозионной обработки на них обращают
особое внимание. Электроды-инструменты должны обладать высокой эрозионной
стойкостью при стабильной производительной работе по заданному материалу, быть
технологичными и легко поддаваться обработке методами, соответствующими типу их
производства, иметь базы для крепления на станке и иметь точность, достаточную
для достижения требуемой точности обработки.
Разработка и проектирование электрода-инструмента для обработки детали
заданной формы электрическим оплавлением требует решения ряда задач:
выбор материала ЭИ;
определение способа крепления инструмента в электрододержателе;
разработка формообразующей части ЭИ;
определение необходимой механической прочности ЭИ;
расчет и выбор системы каналов для подвода РЖ в зону обработки.
1.
Анализ обрабатываемого материала
Штамповый инструмент изготавливается из стали У10А. Химический состав
материала представлен в таблице 3.
Таблица 3. Химический состав стали У10А, % (ГОСТ 1435-74)
|
С,
|
Мn,
|
Si,
|
S
|
Р
|
Сr %
|
Ni
|
Сu
|
Fe
|
|
|
|
|
не более
|
|
|
0,96-1,03
|
0,17-0,28
|
0,17-0,33
|
0,018
|
0,025
|
0,20
|
0,20
|
0,20
|
≈97
|
Механические свойства стали У10А представлены в таблице 4.
Таблица 4. Механические свойства стали У10А
|
σт, МПа
|
σвр, МПа
|
ψ,%
|
δ,
%
|
ан, Дж/см2
|
НВ
|
|
750
|
500
|
-
|
10
|
-
|
207
|
Материал детали имеет среднюю обрабатываемость, не склонен к отпускной
хрупкости. Применяется для изготовления инструмента.
2. Выбор материала ЭИ
К ЭИ предъявляются требования взаимозаменяемости материалов в пределах
одной марки, устойчивости к воздействию рабочей среды, надежности,
ремонтопригодности, безопасности в процессе изготовления, эксплуатации на
станке и транспортабельности.
Физико-механические свойства должны обеспечивать ремонтопригодность ЭИ
слесарно - механической обработкой или повторным использованием технологии
изготовления инструмента.
Технологичность материала определяется применительно к конкретным методам
изготовления фасонного ЭИ. Критериями технологичности являются основные
производственные показатели для данного процесса и способа формообразования
рабочей части инструмента.
Принимаем в качестве материала для изготовления ЭИ применяем медь. Выбор
произведен исходя из следующих критериев, приведенных в таблице 5.
Таблица 5. Характеристика материала электрода-инструмента и области его
применения
|
Марка и материал для
изготовления ЭИ
|
Состав основных
компонентов, мас.%
|
Область применения
|
|
Медь М1 ГОСТ 859 - 78
|
Сu 99,9
|
Все виды обработки изделий
из сталей и жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основе с площадью
до нескольких тысяч см2, шероховатостью Ra≤1,5,
мкм и точностью ±0,01 мм.
|
. Расчет технологических параметров обработки
Для дальнейших расчетов необходимо рассчитать обрабатываемую площадь
получаемой полости в сплошном материале.
Площадь трапеции определяется по формуле
(1)
где
-
наименьшее основание трапеции, мм;
-
наименьшее основание трапеции, мм.
(1)
(1)
Выбор
и назначение электрических параметров процесса представлены в таблице 6.
Таблица
6. Режимы обработки
Частота
импульсов, кГц Рабочий ток, А Среднее напряжение, В Скважность Производительность,
Шероховатость поверхности Ra, мкм Износ
электрода-инструмента, % Межэлектродный зазор, мм Площадь
обрабатываемой поверхность, 
|
 
|
|
|
|
|
холостое
|
рабочее
|
|
|
|
|
торцовый
|
боковой
|
|
|
Обработка импульсами
прямоугольной формы
|
|
Черновой переход для 
|
4-5
|
68
|
22..24
|
1,15
|
16
|
12
|
12
|
0,027
|
0,15
|
250
|
|
3
|
4-5
|
75
|
22
|
1,3
|
14
|
7
|
20
|
0,025
|
0,13
|
250
|
|
8
|
4-5
|
88
|
25
|
1,5-1,7
|
55
|
25
|
25
|
0,033
|
0,126
|
250
|
|
Черновой переход для 
|
|
1
|
10-12
|
68
|
22…24
|
1,1-5
|
60
|
16
|
15
|
0,03
|
0,198
|
500
|
|
3
|
10
|
75
|
22
|
1,3
|
60
|
12
|
20
|
0,028
|
0,159
|
500
|
|
8
|
10
|
88
|
25
|
1,5-1,7
|
120
|
35
|
35
|
0,039
|
0,15
|
500
|
|
Чистовой переход
|
|
8
|
10
|
88
|
1,5-1,7
|
25
|
10
|
0,6-0,9
|
0,033
|
0,19
|
500
|
|
44
|
10
|
120
|
40
|
3
|
25
|
6
|
0,8-1
|
0,032
|
0,12
|
500
|
|
200
|
4-5
|
145
|
50
|
3-4
|
4
|
2,5
|
1-2
|
0,02
|
0,06
|
250
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Разработка формообразующей части ЭИ
Профиль рабочей части ЭИ представляет собой конфигурацию изготавливаемой
полости с размерами, уменьшенными на величину образующегося в процессе ЭЭО
межэлектродного зазора и припуска на последующую обработку.
В общем виде размер ЭИ определяется по выражению:
(2)
где
А - номинальный размер детали по чертежу, мм,
-
межэлектродный зазор, мм,
-
минимальный припуск для последующей обработки,мм.
Для
расчета размеров ЭИ при объемном копировании необходимо рассчитать значения 
и 
.
Рисунок 4. Отверстие в матрице
Расчет бокового зазора на черновом режиме
(3)
где
- боковой зазор, мм,
k - коэффициент,
зависящий от материала электродов,
-
основание натуральных логарифмов,
-
средний ток, А,
q - скважность,
h - длина
вертикальной трассы эвакуации продуктов эрозии, мм
f - частота
следования импульсов, Гц,
-
амплитудное напряжение холостого хода, В,
j -
технологическая плотность тока, А/см2,
Q - расход
рабочей жидкости, см3/с,
R - длина трассы
эвакуации продуктов эрозии, мм.
Принимаем:
k=1,0; R=49,85 мм.
Расход
рабочей жидкости определяется по формуле
(4)
Технологическая
плотность тока определяем по формуле
(5)
(3)
Расчет торцового зазора на черновом режиме
(6)
Рассчитываем
размеры электрода-инструмента
(2)
(2)
(2)
(2)
(2)
Вычисляем
точность изготовления ЭИ:
, (7)
где
-допуск на размер обрабатываемой детали,
-
суммарная погрешность операции ЭЭО, мкм.
где
- погрешность станка, мкм,
-
термическая погрешность, так как обработка ведется при постоянной температуре,
то термической погрешностью пренебрегаем, мм,
-
погрешность настройки (измерения проходят с помощью индикаторной головки или
других приспособлений) (=0,03 мм),
-
погрешность процесса обработки (
мм), мм.
мм, (8)
мм, (7)
мм, (7)
мм, (7)
мм, (7)
мм, (7)
мм. (7)
.
Изготовление электрода-инструмента
В качестве заготовки используем медную полосу ГОСТ 495-92. Для
изготовления хвостовика используем медный прут ГОСТ 1535-2006.
Операционный маршрут изготовления электрода-инструмента приведен в
таблицах 7.
Таблица 7. Операционный маршрут изготовления ЭИ
. Выбор рабочей жидкости и способа подвода РЖ в зону обработки
Выбор РЖ для ЭЭО осуществляют по основным техническим характеристикам РЖ,
таким как степень влияния на производительность обработки и износ ЭИ.
Дополнительными критериями служат фильтруемость, годовой расход на станок,
пожароопасность, токсичность, прокачиваемость и химическая агрессивность РЖ.
В качестве рабочей жидкости принимаем - индустриальное масло с керосином
в соотношении 1:1.
Подачу рабочей жидкости осуществляем с помощью наружного подвода под
давлением. Наложение колебаний не возможно, так как из-за большого перепада в
одной из плоскостей относительно оси приведет к возникновению поперечных
колебаний, следовательно к снижению точности обработки.
Заключение
В данном курсовом задании спроектирован электрод-инструмент. Данный
инструмент предназначен для последовательной обработки шести полостей заданной
формы в матрице из высококачественной инструментальной углеродистой стали У10А.
В процессе выполнения были выполнены все необходимые расчеты боковых и торцовых
зазоров, а так же номинальные размеры инструмента. На основании расчетных
данных спроектирован чертеж электрода-инструмента, с указанием всех параметров
необходимых для его изготовления.