20758

Разработка отдельных рекомендаций по технологии изготовления поковки методами горячей объемной штамповки

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Обработка металлов давлением Практическая работа № 3 Разработка отдельных рекомендаций по технологии изготовления поковки методами горячей объемной штамповки Цель работы: ознакомиться с технологическим процессом горячей объемной штамповки при изготовлении поковки на кривошипном горячештампо вочном прессе и с методикой расчетов заготовки и штампа. Эскиз поковки нанесенный на эскиз детали с указанием плоскости разъема; расчеты припусков допусков штамповочных уклонов и радиусов закругления. Расчеты и эскиз горячей поковки с облоем и...

Русский

2013-07-31

511.55 KB

99 чел.

Раздел 3. Обработка металлов давлением

Практическая работа № 3

Разработка отдельных рекомендаций по технологии изготовления поковки методами горячей объемной штамповки

Цель работы: ознакомиться с технологическим процессом горячей объемной штамповки при изготовлении поковки на кривошипном горячештампо- вочном прессе и с методикой расчетов заготовки и штампа.

Для выполнения работы выдается комплект чертежей деталей (в качестве примера рассмотрим деталь, показанную на рис.3.1).

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

  1.  Эскиз детали в соответствии с заданным вариантом.
  2.  Выбор оборудования. Усилие пресса (КГШП).
  3.  Выбор температурного интервала нагрева для штамповки.
  4.  Эскиз поковки, нанесенный на эскиз детали, с указанием плоскости разъема; расчеты припусков, допусков, штамповочных уклонов и радиусов закругления.
  5.  Расчеты и эскиз горячей поковки с облоем и наметкой под прошивку.
  6.  Расчеты и эскиз исходной заготовки после осадки.
  7.  Эскиз открытого горячего прессового штампа.

Рис.3.1. Зубчатое колесо: 1 — ступица; 2 — фланец; 3 — зуб

  1.  Эскиз штампа для обрезки слоя и прошивки отверстия.
  2.  Технологическую карту изготовления поковки.

1. Общие сведения

Горячая объемная штамповка — технологический процесс изготовления поковки в специальном инструменте-штампе путем пластической деформации исходной заготовки (проката из стали).

Он состоит из следующих основных операций (рис.3.2).

  1.  Резка проката на мерные заготовки на пресс-ножницах.
  2.  Нагрев заготовки в электрических или пламенных печах для повышения пластичности и уменьшения усилия, необходимого для деформирования.
  3.  Осадка заготовки (увеличение диаметра за счет уменьшения высоты).
  4.  Штамповка в открытом штампе. Штампы бывают открытые и закрытые. Открытые имеют по максимальному размеру поковки полость (заусеничную канавку), в которую выдавливается избыток металла, образующий облой; закрытые требуют безокислительного нагрева и точного соответствия объемов заготовки и поковки, в них заусенечная канавка отсутствует. В серийном производстве обычно применяют открытые штампы.
  5.  Обрезка облоя и прошивка отверстия. Осуществляются на обрезном прессе в горячем или холодном состоянии с помощью

Рис.3.2. Схема технологического процесса объемной штамповки

обрезного штампа. Обрезной штамп состоит из матрицы и пуансона для обрезки облоя и стойки для прошивки отверстия.

  1.  Термообработка (нормализация или отжиг для повышения пластичности и обрабатываемости резанием).
  2.  Очистка поверхности от окалины, например, в дробометном барабане.

Заготовка от операции к операции перемещается с помощью специальных механизмов, автоматов, роботизированных систем. Обрезка облоя и прошивка отверстия, термообработка, очистка от окалины — отделочные операции объемной штамповки.

Процесс формообразования поковки показан на рис.3.3. Он происходит за счет пластической деформации.

Рис.3.3. Процесс формообразования поковки

Осадка — операция перед штамповкой для приближения диаметра исходной заготовки к диаметру изделия (увеличения диаметра за счет уменьшения высоты), а также для разрушения и удаления окалины (пленки оксидов железа) с поверхности нагретой заготовки.

Поковка — изделие, получаемое в штампе, по конфигурации и размерам близкое к детали; отличается от нее припусками, уклонами на вертикальные поверхности для свободного извлечения поковки из штампа, а также радиусами закругления для уменьшения внутренних напряжении и избежания возникновения дефектов.

Горячая поковка — поковка при температуре штамповки. Отличается увеличением размеров за счет термического расширения стали. По ее размерам изготавливают ручьи штампа.

2. Эскиз детали и варианты задания

Технологический процесс изготовления поковки в открытых штампах рассматривается на примере детали типа шестерня (см. рис.3.1).

В соответствии с заданием (табл.3.1) вычерчивают эскиз детали с указанием числовых величин линейных размеров и шероховатости (обозначается знаком V). Под эскизом указывают объем, массу и материал детали. В выбранном масштабе следует строго соблюдать соотношения между линейными размерами.

Таблица 3.1

Варианты заданий

3. Выбор оборудования

Штамповку осуществляют на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП), молотах, горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Вид оборудования и соответствующий технологический процесс изготовления поковки выбирают, исходя из конфигурации и массы деталей, годовой программы, технико-экономических показателей, требований к

Рис.3.4. Кинематическая схема КГШП

размерам, форме и свойствам (механическим и эксплуатационным) изделия. Поковки круглые в плане в условиях массового и серийного производства штампуют на КГШП, имеющих высокую производительность. Его схема представлена на рис.3.4.

Усилие КГШП можно определить по массе поковки (табл.3.2). В соответствии с ГОСТ 7505-89 масса М, круглой в плане поковки определяется из выражения

М = 1,6 • т,

где т — масса детали, кг.

Таблица 3.2

Ориентировочные данные для выбора усилия пресса Р в зависимости от массы поковки М

6. Разработка чертежа поковки

  1.  Плоскость разъема штампа (рис.3.5) определяют из условия свободного удаления из него поковки и возможности получения минимальных уклонов. Для деталей типа шестерни плоскость разъема назначают на 1/2 высоты фланца, а при его отсутствии — на 1/2 высоты детали.
  2.  При расчете припусков на механическую обработку согласно ГОСТ 7505-89, предварительно определяются группа стали (М); степень сложности (С); класс точности (Т) поковок.

Рис.3.5. Последовательность разработки чертежа поковки

Группа Ml — это стали с массовой долей углерода до 0,35% включительно, легирующих элементов — до 2,0% включительно; группа М2 — соответственно свыше 0,35 до 0,65% С и легирующих элементов — свыше 2,0 до 5,0%; группа МЗ — свыше 0,65% углерода и свыше 5,0% легирующих элементов.

Степень сложности поковки (CI, С2, СЗ и С4) определяется отношением ее объема к объему фигуры Уф, в которую вписывается форма поковки: С = Vп/Vф. Например, для зубчатого колеса

Vп =1.6 • Vд,

где Vд — объем детали (по табл.3.1).

Объем

где d2 — наружный диаметр шестерни, мм; Н — высота ступицы, мм.

Степень сложности поковки будет: С1, если отношение свыше 0,63; С2 — если оно находится в пределах 0,32- 0,63; СЗ — если Vп/Vф в пределах 0,16-0,32; С4 — V/Vф до 0,16 включительно.

При штамповке на КГШП в открытых штампах (облойная штамповка) получают поковки следующей точности:

ТЗ — поковка, круглая в плане типа шестерни; факторы: Ml, М2, CI, С2; нагрев индукционный; предусмотрена осадка исходной заготовки;

Т4 — поковка, круглая в плане типа шестерня; факторы: Ml, М2, С2, СЗ; нагрев — в пламенных печах; предусмотрена осадка заготовок для удаления окалины;

Т5 — поковка сложной формы выдавливанием из труднодеформируемого металла; нагрев — в пламенных печах.

Исходный индекс определяется по табл.3.3. После этого с учетом номинальных линейных размеров детали и шероховатости поверхностей по табл.3.4 определяют основные припуски на механическую обработку (на сторону).

Пример 1. Определение припуска на поверхность А (рис.3.1).

Условные данные: исходный индекс — 13 (табл.3.3); номинальная толщина фланца детали t = 60 мм; шероховатость поверхности А равна 12. Этим данным по табл.2.3 соответствует основной припуск П1 = 1,7 мм. Так как шероховатость другой

Таблица 3.3

Определение исходного индекса

поверхности фланца также равна 12,5, то припуск и на эту поверхность составляет П1 = 1,7 мм.

Номинальная толщина фланца поковки t П= t+2П1= 60 + 2 • 1,7 = 63,4 мм. Так как номинальные линейные размеры округляются до 0,5 мм, получим tп = 63,5 мм

Таблица 3.4

Припуски на механическую обработку, мм

Пример 2. Определение припусков на поверхность В (см. рис.3.1.).

Условные данные: исходный индекс — 13; внутренний номинальный диаметр ступицы детали do = 40 мм; шероховатость поверхности Ra 0,8 мкм. По табл.3.4 назначаем на сторону припуск П2 = 2,0 мм.

Номинальный внутренний диаметр поковки d0П = d0  -2П2 = 40,0 - 2 • 2,0 = 36,0 мм.

3.При штамповке однотипных поковок их размеры все же отличаются друг от друга. Эти отличия характеризуются отклонениями от номинальных размеров и регламентируются допускам на конкретный размер. Допуск — это алгебраическая сумма абсолютных значений верхнего (+) и нижнего (—) отклонений.

Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковок назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров поковки по табл.3.5. Допуск на толщину перемычек и высоту углублений не устанавливается. Внутренним диаметром углубления, имеющего уклоны, является наибольший диаметр. Допускаемые отклонения внутреннего диаметра поковки назначаются с обратным знаком.

Пример 3. Толщина фланца поковки (см. пример 1) с до-

+1 я

пускаемыми отклонениями обозначается 63,5-1,0+1,8 мм, где 63,5 —

номинальный размер; +1,8 — верхнее (в большую сторону) отклонение размера от номинального; —1,0 — нижнее (в меньшую сторону) отклонение размера от номинального, мм; допуск на размер 63,5 равен |+1,8| + |—1,0| = 2,8 мм.

Годными будут поковки, у которых толщина фланца находится а пределах (63,5 + 1,8)...(63,5 - 1,0) = 65,3-62,5 мм.

Внутренний номинальный диаметр поковки (см.пример 2) равен 36,0 мм. Исходный индекс — 13. Согласно табл.3.5 внутренний диаметр поковки с допускаемыми отклонениями равен

36,0+0,8-1,4 мм.

4.Кузнечные напуски могут быть образованы на поковке штамповочными уклонами, непробиваемой перемычкой в углублениях и радиусами закруглений внутренних углов.

Штамповочные уклоны не должны превышать значений, установленных в табл.3.6. Допускаемые отклонения штамповочных уклонов устанавливаются в пределах ±0,25 их номинальной величины.

Таблица 3.5

Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковок, мм

Продолжение табл.3.5

Таблица 3.6

Штамповочные уклоны

Углубление в поковке выполняется диаметром не менее 30 мм и глубиной до 0,8 от внутреннего диаметра поковки dп0 . Перемычку (наметку под прошивку) пробивают при условии S dп0 , где S — толщина перемычки, мм.

Минимальные радиусы r закругления углов поковок устанавливается по табл.3.7.

Таблица 3.7

Минимальные радиусы закругления в ручьях штампа

Радиус закругления внутренних углов определяется из выражения R = 2,5r, мм и округляется до 0,5 мм.

5. Определение размеров заготовки

Размеры заготовки для получения поковки должны учесть объем металла, идущего на поковку, облой, перемычку, потери на угар. Объем заготовки равен

где V — объем исходной заготовки, см3; V1, V2 , V3 — объемы поковки, облоя и перемычки, см3; δ— потери металла на угар, %. Объем поковки

У1 = п • Уд,

где Vд — объем детали, см3; п — коэффициент, учитывающий увеличение объема детали на припуск (в среднем п = 1,6).

Потери на угар определяют в зависимости от метода нагрева заготовок и составляют от 0,3 до 1% при нагреве в электронагревательных устройствах и пламенных печах с безокислительным нагревом и 2-3% при нагреве в пламенных печах. Объем облоя (избытка металла) равен V = k • П • S3,

где k = 0,5 — коэффициент заполнения металлом (облоем) заусе- ничной канавки; П — периметр поковки в плоскости разъема штампа равный П = π· dП2, см; dП2— наружный диаметр поковки, см; S3 — площадь поперечного сечения облоя, равная площади поперечного сечения заусеничной канавки штампа SK, см3.

Заусеничные канавки штампов КГШП (рис.3.6) стандартизированы. Номер канавки с готовыми размерами выбирают после определения высоты мостика заусеница по зависимости:

h3 = 0,015 • dП2, мм.

Полученное значение округляют до ближайшего из табл.3.8 и выбирают номер канавки с соответствующими размерами и площадью сечения SK = S3.

Таблица 3.8

Размеры заусенечной канавки

Объем перемычки равен

где d0пок — диаметр отверстия поковки, см; S — толщина перемычки (наметки под прошивку), см.

Исходя из объема заготовки, находят диаметр заготовки

Рис.3.6. Заусеничная канавка штампа КГШП: 1 — верхняя половина штампа; 2 — поковка; 3 — облой; 4 — заусеничная канавка; 5 — нижняя половина штампа; 6 — заусеничный мостик

Коэффициент т рекомендуют выбирать в пределах 1,5-2,8, ближе к 2,8 (т = 2,5) с тем, чтобы облегчить резку заготовок. При т > 2,8 возникает опасность искривления нагретой заготовки при штамповке.

Полученный диаметр округляют до ближайшего по ГОСТ 2590-88: 5; 5,5; 6; 6,3; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11 ... и т.д. до 48; 50; 62; 53; 54; 55; 56; 58; 60; 62; 63; 65; 67; 68; 70; 72; 75; 78; 80; 82; 85; 87; 90; 92; 95; 97; 100; далее увеличение на 5 мм до 200 и увеличение на 10 мм до 270 мм.

Исходя из выбранного по ГОСТу диаметра заготовки определяют ее длину:

где F — площадь поперечного сечения заготовки, см2; DГ0CT — диаметр заготовки, выбранный в соответствии с ГОСТ 2590-88, мм.

6. Размеры заготовки после осадки

Диаметр заготовки после осадки находят из соотношения

Docdпок - 10, где dпок — максимальный диаметр поковки, мм.

Это позволяет после осадки заготовку разместить в ручье штампа. Высоту осаженной заготовки находят, как

7. Определение температурного режима под штамповку

Верхнее значение температурного интервала соответствует температуре начала, нижнее — температуре окончания горячей штамповки.

Температурный интервал выбирают по таблицам справочников (табл.3.9) или по диаграмме состояния (рис.3.7), а продолжительность и скорость нагрева и охлаждения назначают исходя из марки стали и размера заготовки. Продолжительность выдержки обычно берут из расчета 1 мин на 1 мм условной толщины. Для легированных сталей скорость нагрева и охлаждения до 550-600 °С должна быть медленной (15-50 °С/мин). Для углеродистых и легированных сталей при температуре свыше 550- 600 °С скорость нагрева следует принимать максимально возможной.

Основными видами дефектов и брака при нагреве является образование окалины, обезуглероживание, недогрев и некоторые виды перегрева металла.

Образование окалины — окисление металла кислородом воздуха при нагреве свыше570 °С.

Обезуглероживание поверхностного слоя — выгорание части углерода при высоких температурах.

Рис.3.7. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов и температурные интервалы ковки и штамповки

Таблица 3.9

Температурные интервалы штамповки углеродистых и легированных сталей

Недогрев приводит к снижению пластичности по сечению (сердцевина заготовки имеет более низкую пластичность, чем наружные слои). Перегрев — интенсивный рост зерна при температурах, близких к линии солидус. Перегретый металл имеет крупнозернистую структуру, что снижает пластичность. Данный деффект исправляется отжигом.

Пережог — окисление по границам зерен при температуре, близкой к линии солидус. Это неисправимый брак.

8. Конструирование штампа

Конструирование ручьев штампа следует выполнять, выбрав нормализованную призматическую вставку (рис.3.8, табл.3.10) исходя из размеров зеркала вставки В·L1, в которую должна вписываться окружность диаметром D (максимальный диаметр горячей поковки, мм):

В = D + 40.

Размеры ручья штампа определяются по размерам горячей поковки. Точный ее размер с учетом усадки равен

D = dпок (1 + αt), где dпок — размер холодной поковки, мм; α — коэффициент расширения металла поковки (при усадке 1,5%); t — температура конца штамповки.

Рис.3.8. Нормализованная призматическая вставка

Таблица 3.10

Размеры нормализованных призматических вставок, мм


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34297. Репаративная регенерация, её значение. Способы репаративной регенерации. Типичная и атипичная регенерация. Особенности восстановительных процессов у млекопитающих. Значение регенерации для биологии и медицины 18.51 KB
  Морфаллаксис влечет за собой перегруппировку оставшейся части организма. Нередко связан с дальнейшим значительным разрушением оставшейся части и завершается формированием из этого материала целого организма или органа. Если условия будут меняться то возникает реакция организма. В результате изменений: сохранение постоянства внутренней среды поддержание целостности организма.
34298. Регенерация 43 KB
  В большей степени регенерация присуща растениям и беспозвоночным животным в меньшей позвоночным. Регенерация в медицине полное восстановление утраченных частей. Регенерация у животных и человека образование новых структур взамен удалённых либо погибших в результате повреждения репаратинпая регенерация или утраченных в процессе нормальной жизнедеятельности физиологнческая регенерация; вторичное развитие вызванное утратой развившегося ранее органа.
34299. РЕГЕНЕРА́ЦИЯ 34 KB
  Иногда при регенерации вместо нормального числа пальцев образуется их больше или вместо одного хвоста вырастает два или три. Часто способность к регенерации стоит в связи с защитной способностью отбрасывать органы в момент опасности вследствие сильного сокращения мышц например защемленную лапку придавленный хвост и т. Благодаря физиологической регенерации поддерживается структурный гомеостаз и обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Во многих тканях существуют специальные камбиальные клетки и очаги их...
34300. Смерть как биологическое явление 114 KB
  Интенсивность смертности мужчин в зависимости от их возраста Швеция На неизменяемость скорости старения в конкретной популяции людей в течение XX в. несмотря на существенное повышение жизненного уровня указывают например данные об абсолютном возрастном приросте интенсивности смертности мужчин Швеции с 1900 по 1980 г. Швеция: 1 интенсивность смертности мужчин в возрасте 40 лет 2 то же в возрасте 30 лет 3 скорость старения мужчин в возрастном интервале 30 40 лет Сделанное заключение хорошо согласуется с теми изменениями которые...
34302. Анализируя динамику затрат живого и прошлого труда по мере рационалистического развития технологического 29.5 KB
  Анализируя динамику затрат живого и прошлого труда по мере рационалистического развития технологического процесса установлено что уменьшение суммы живого и прошлого труда происходит только до определенного предела. Дальнейшее увеличение затрат прошлого труда фактически не будет обеспечивать увеличение производительности труда а будет лишь увеличивать стоимость выпускаемой продукции и становится экономически нецелесообразным. Как определить этот предел эту границу переход к которой фактически будет означать топтание на месте даже при...
34303. Динамика развития реального технологического процесса 34 KB
  Динамика развития реального технологического процесса кривая ломанная линия Она описывает реальную динамику развития производительности от вооруженности. Точка 37 произошло изменение в развитии технологического процесса и прошел этап эвристического развития У увеличивается У1 до У2. Недостаток совершенного развития 24 дальше 45 резкое повышение производительности труда.
34304. Эволюционный путь развития технологических процессов 22.5 KB
  Эволюционный путь развития технологических процессов Использование в производстве рационалистических решений совершенствующих вспомогательные ходы технологического процесса представляет собой эволюционный путь его развития. Сущность технических решений обеспечивающих эволюционный путь развития технологических процессов заключается в замене движений человека на подобные движения механизмов на вспомогательных элементах процесса. На современном этапе развития техники практически любой вид движения возможно осуществить известными механизмами....
34305. Революционный путь развития технологических процессов 29 KB
  Революционный путь развития технологических процессов Использование в производстве эвристических технических решений совершенствующих рабочие ходы технологического процесса представляет собой революционный путь его развития. Во 2ом варианте после перехода на технологию с более высоким уровнем не происходит одновременного снижения затрат живого и прошлого труда на единицу продукции а даже возможно временное повышение их что казалось бы позволяет сделать вывод об отсутствии какоголибо развития но если проследить за дальнейшим эволюционным...