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

89 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

83140. Создание женского образа «Снежной королевы» с использованием различных элементов прически 4.04 MB
  Актуальностью для данной работы является постоянный интерес парикмахеров и технологов по прическам из длинных волос к разным историческим эпохам, для которых характерно разнообразие элементов причесок, методов и способов их выполнения.
83141. Курсовое проектирование по теории вероятностей, математической статистике и случайным процессам с элементами научно-исследовательской работы студентов 4.56 MB
  Задачи курсового проектирования по конкретной дисциплине, естественно, определяются ее спецификой, однако можно выделить и общие вопросы, не зависящие от предметной области, в том числе такие, как: профессиональная ориентация студента в изучаемых в университете направлениях (на 1 курсе, когда студент выбирает для себя направление бакалавриата)...
83142. Экологическая политика и международная деятельность Республики Беларусь в области охраны окружающей среды 968.49 KB
  Экологическая ситуация в Республике Беларусь имеет региональный характер. Региональная специфика экологических проблем определяется взаимодействием нескольких основных факторов. К их числу относятся, во-первых, неоднородность природных условий территории, а, следовательно, и неодинаковая устойчивость ее различных частей к внешним воздействиям.
83143. Учебное пособие по дисциплине: Металлические конструкции 9.04 MB
  Строительство является одной из самых металлоемких отраслей народного хозяйства. Значительная часть стали расходуется на изготовление металлоконструкций, из которых возводятся автодорожные и железнодорожные мосты, каркасы промышленных и гражданских зданий, башни и мачты антенных устройств, опоры линий электропередачи...
83145. ВИКОРИСТАННЯ ДИДАКТИЧНИХ ІГОР НА УРОКАХ ОБРАЗОТВОРЧОГО МИСТЕЦТВА В СЕРЕДНІХ КЛАСАХ 218 KB
  Проблеми перебудови нашого суспільства нерозривно пов’язані з вирішенням завдань формування творчої особистості. Адже саме така особистість є справжнім творцем історії, оскільки весь шлях, який пройдено людством, – це безперервний процес творіння.
83146. ШЛЯХИ ВДОСКОНАЛЕННЯ БУХГАЛТЕРСЬКОГО ОБЛІКУ ВЛАСНОГО КАПІТАЛУ 88.05 KB
  Актуальність теми дослідження полягає в тому, що запровадження в економічне життя України ринкових відносин, провокує до розвитку окремих фірм не державного характеру, що в свою чергу вимагає грамотної політики в галузях управління цими фірмами, це стосується і обліку результатів діяльності підприємств.
83147. Роль интеллектуальной собственности в реформируемой экономике РФ 211 KB
  Интеллектуальная собственность и уровень инновационного развития экономики Российской Федерации, являются объектом исследования в данной работе. В качестве предмета исследования выступают отношения интеллектуальной собственности. Целью работы является изучение понятия интеллектуальной собственности...
83148. Диагностика и лечение хронического гастрита 299.34 KB
  При изучении влияния профессиональных факторов на течение хронического гастрита у подростков установлено, что в группе больных с тяжелыми видами труда, ухудшение в состоянии здоровья наблюдается значительно чаще, чем при благоприятных условиях работы.