5454

Совершенствование процессов горячей объемной штамповки

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Введение Кузнечно-штамповочное производство является одним из основных способов изготовления заготовок и деталей, сочетающим в себе высокую производительность и качество получаемых поковок. Кузнечные цеха являются основными заготовительными цехами н...

Русский

2012-12-10

2.48 MB

28 чел.

Введение

Кузнечно-штамповочное производство является одним из основных способов изготовления заготовок и деталей, сочетающим в себе высокую производительность и качество получаемых поковок.

Кузнечные цеха являются основными заготовительными цехами на большинстве машиностроительных заводов страны. Это объясняется тем, что производство поковок характеризуется повышенными механическими свойствами изготовленных деталей и точностью заготовок, позволяющими использовать их в наиболее ответственных узлах машин.

Дальнейшее совершенствование процессов горячей объемной штамповки, повышение точности размеров и улучшение качества поверхностей, получаемых при обработке давлением, приводит к тому, что во многих случаях этот способ обработки полностью вытесняет традиционную обработку резанием.

Формообразование заготовок объёмной штамповкой основывается на пластической деформации, т.е. пластичности обрабатываемых материалов, позволяющей осуществлять существенные формоизменения заготовок без разрушения.

Пластическая обработка металлов рабочей частью специального инструмента (штампа) для придания телу заданной формы и размеров называется штамповкой.

Данным способом получают весьма разнообразные по форме и размерам изделий из металла, пластмасс и других материалов с различной степенью точности размеров, механическими и другими характеристиками и качеством поверхности.

При горячей объёмной штамповке формообразование заготовки происходит в полости ручья штампа на различных видах оборудования. Штамповка осуществляется в одноручьевых и многоручьевых штампах. Поковки простой конфигурации штампуются обычно в одном окончательном ручье. Одноручьевая штамповка не требует сложных штампов и позволяет более эффективно использовать мощность штамповочного агрегата.

Для обеспечения объёмной штамповки применяется инструмент -штамп, состоящий из двух или более частей, при сопряжении которых образуется объёмная внутренняя полость соответствующая готовой поковке.

Объёмная штамповка осуществляется в двух видах штампа, как в закрытых, так и в открытых штампах. В данном проекте штамповку будем проводить в открытых штампах, что значительно снижает степень износа штампа и усилие деформирования.

В современной металлообрабатывающей промышленности кузнечно–штамповочное производство является одним из основных способов изготовления заготовок и деталей. Свободной ковкой и объемной штамповкой изготавливают заготовки и детали массой от десятков граммов, до сотен тонн, размерами от сантиметров до нескольких десятков метров. Свободной ковкой и горячей объемной штамповкой перерабатывают 7…8% выплавляемой стали.

Задание на проектирование

Задано:

Номер варианта

Материал

Класс точности

d1

d2

d3

d4

a

b

c

K

6.4

45

Т4

45

120

300

25

20

50

85

90

Рисунок 1. Эскиз детали - фиксатор

1. Разработка чертежа поковки и расчет ее массы и объёма

1.1 Определение массы детали и ориентировочный расчет массы поковки:

;

;

;

;

;

;

;

1.2  Определение массы описываемой фигуры и степени сложности поковки

Класс точности:   Т4, Гост. 7505-89,  табл.19.

Группа стали:   M2,  Гост. 7505-89,  табл.1.

Степень сложности:  С2 Гост.7505-89.

Исходный индекс:  16  Гост. 7505-89,  табл.2.

1.3   Определение припусков на механическую обработку

Штамповкой нельзя получить абсолютно точные поковки, поэтому назначаются допуски. Допуски учитывают недоштамповку поковки по высоте, износ ручья штампов, сдвиг штампов и другие факторы. Если чистота поверхности и точность поковки, обусловленная допусками, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к готовой детали, то больше никаких припусков не назначают. Если допуски или чистота поверхности оказываются неудовлетворительными, то рассматривают возможность получения более точных поковок с применением калибровки, чеканки, улучшения самого процесса штамповки и нагрева и т.д. В случае, если и это не дает решения вопроса, то назначают припуски на последующую обработку резанием. В припуски входят дефектный слой металла, вмятины от окалины, искривление поковки, обезуглероженный слой и т.д. Этот дефектный слой удаляют при обработке резанием.

При требуемой более высокой точности назначают дополнительный припуск на обработку резанием. Кузнечный припуск на сторону включает также и отрицательный допуск на сторону. Поэтому припуск и допуск взаимно связаны и зависят друг от друга. Припуски назначают только на отдельные поверхности поковки, в большей части поверхности сопряжения с другими деталями.

Допуски, припуски и кузнечные напуски при горячей штамповке стали назначают по ГОСТ 7505-89 для поковок массой до 250 кг и с линейным габаритным размером не более 2500 мм.

 

Основные припуски на размеры (Гост.7505-89,таблЗ)

2,5- диаметр 45 и чистота поверхности 1,6

2,7 - диаметр 1200 и чистота поверхности 1,6

3,2 - диаметр 300 и чистота поверхности 1,6

2,3 - диаметр 25 и чистота поверхности 1,6

2,3 - высота  20 и чистота поверхности 1,6

2,5 - высота 50 и чистота поверхности 1,6

2,5 - высота 85 и чистота поверхности 1,6

2,5 - длинна 90 и чистота поверхности 1,6

Размеры поковки:

Дополнительные припуски

отклонение от плоскостности - 0,7 мм (Гост.7505-89,табл.5)

1.4       Допускаемые отклонения размеров (мм)

Диаметр:   ;    ;    ;     ;

Высота:   ;     ; ;

Ширина:  ;

Допускаемая величина остаточного облоя 0,9мм;

Допускаемая величина высоты заусенца на поковке по контуру обрезки облоя не должно превышать 3мм;

Допускаемое наибольшее отклонение от концентричности пробитого отверстия для класса точности Т4 1,5мм;

Допускаемые отклонения межосевого расстояния для класса точности Т4 ±0,80мм.

1.5       Определение радиусов закруглений и штамповочных уклонов

Все пересекающиеся поверхности поковки сопрягаются по радиусам. Радиусы закругления подразделяются на наружные и внутренние. Наружные радиусы закруглений r назначают по ГОСТ 7505-89 в зависимости от массы поковки и от глубины полости ручья. Внутренние радиусы закруглений R принимают в 3 раза больше соответствующих наружных радиусов, R=3r.

Когда радиусы закруглений выбраны, их надо согласовать с припусками. В углах поковки, наружных и внутренних, должны остаться припуски, не меньше, чем на прилегающих участках поковки.

На все вертикальные поверхности поковки назначают штамповочные уклоны, которые необходимы для того, чтобы поковку можно было легко и быстро извлечь из штампа после штамповки. Штамповочные уклоны, в частности, заполнение полости штампа металлом.

Различают наружные и внутренние штамповочные уклоны.

Наружным штамповочным уклоном называют угол, расположенный на такой поверхности поковки, которая в процессе остывания отходит от поверхности ручья  штампа.  

Внутренний штамповочный уклон располагается на поверхности поковки, которая при остывании прижимается к поверхности ручья штампа. При этом металл плотно охватывает выступ ручья и снять его с этого выступа весьма затруднительно, если уклон  имеет недостаточную величину.  При плохой выемке поковки из штампа выступ сильно разогревается и торцевая часть его при следующей штамповке может подсаживаться, образуя форму в виде гриба. В этом случае снять поковку с выступа ещё труднее.

При недостаточном наружном штамповочном уклоне или недостаточных радиусах на входе в полость ручья кромки полости ручья могут подсаживаться и выемка поковки будет затруднена.

Практикой установлено, что внутренние штамповочные уклоны должны быть больше наружных  на  , а для наружных штамповочных уклонов в большинстве случаев достаточна величина в  , что и предусмотрено ГОСТ7509-89

Чем больше величина штамповочного уклона, тем больше напуск на поковке. Потому уклон стремятся брать минимально возможный. Кроме того стремятся унифицировать уклоны, выбирают для поковки 2-3 значения штамповочных уклонов.

Так как при изготовлении штампов используют стандартный набор фрез для выполнения штамповочных уклонов, то применяемые штамповочные уклоны имеют стандартные значения 5, 7 и  . При штамповке на молотах уклоны 7 и  , прессах с выталкивателями на ГКМ 5 и .

После назначения штамповочных уклонов проводят их корректировку с тем, чтобы линия разъёма в верхнем и нижнем штампах была одинаковой. Это необходимо из условий обрезки облоя.

Штамповочные уклоны:    наружные  

        внутренние 10°;

Допуск радиусов закруглений для Т4 класса точности:  для наружного 5,0мм

        для внутреннего 6,0мм;

Неуказанные допуски радиусов закруглений: 1мм;

 

Допускаемая величина смещения  по поверхности разъёма штампа: 0,5мм;

Допускаемое отклонение от плоскостности: 0,5мм;

Допускаемое отклонение  межцентрового расстояния: .

2. Облой и облойная канавка

2.1  Выбор облойной канавки и ее размеров

Выбираем канавку типа 1.

Рис. 2. Облойная канавка

Определяем толщину заусенца в мостике

;

где   Fn - площадь поперечного сечения.

;

.

Размеры облойной канавки: h0=4мм;  h1=6мм; R=3мм; b=14мм; b1=38мм;

          Sоб.к=3,44см2.

2.2 Определение объема и массы облоя

Объем Vo (без учета внутренней пленки) можно определить как произведение средней площади его поперечного сечения на длину линии, проходящей через центр тяжести поперечных сечений заусенца или приближенно по формуле

где   Рn — периметр поковки по линии разъема.

,

где  — коэффициент, учитывающий степень заполнения облойной канавки: зависит от формы поковки (или элемента поковки) и сложности сечения ();

— площадь поперечного сечения облойной канавки.

;

Таким образом масса облоя будет равна:

3 Определение переходов штамповки и размеров заготовки

3.1 Выбор переходов штамповки

При штамповке на молотах в большинстве случаев применяют катаную заготовку. Соответственно этому способу штамп делают многоручьевым . Штамповку производят с одного нагрева последовательно, передавая заготовку из одного ручья в другой.

Ко второй группе относят заготовительные ручьи, в которых производят предварительное, грубое деформирование исходной заготовки, получение благоприятной формы для штамповки в штамповочных ручьях с относительно малым отходом металла в облой. Заготовительные ручьи можно подразделить на подгруппы, в зависимости от применяемого способа штамповки в окончательном ручье: поперек оси заготовки (штамповка плашмя) и вдоль оси заготовки (штамповка осадкой в торец).

К заготовительным ручьям, применяемым при штамповке плашмя, относятся: а) формовочный; б) подкатной (открытый и закрытый); в) протяжной (открытый и закрытый); г) пережимной; д) площадка для расплющивания; е) площадка для протяжки; ж) гибочный.

К заготовительным ручьям, применяемым при штамповке осадкой в торец относятся площадка для осадки и специальный формовочный ручей.

Существуют еще два заготовительных ручья: высадочный и специальный протяжной. эти ручьи применяют как при штамповке плашмя, так и при штамповке осадкой в торец.

К третьей группе относят отрубные ручьи: передний и задний ножи, которые служат для отделения отштампованной поковки от прутка, при штамповке от прутка или от кратной заготовки, а также для отделения клещевины от по ковки.

Окончательный ручей. Полость окончательного или чистового ручья выполняют только по чертежу горячей поковки. Так как поковка после штамповки охлаждается и размеры ее уменьшаются на величину усадки, то для требуемых размеров поковки необходимо, чтобы размеры полости окончательного ручья были бы больше, чем размеры холодной поковки на величину предполагаемой усадки. Для стали величина усадки равна примерно 1,5%. Поэтому все размеры холодной поковки увеличивают на 1,5% и получают чертеж горячей поковки (иначе его называют чертежом поковки для изготовления штампа).

Выбор ручьёв молотовых штампов

Основным  способом штамповки в открытых штампах является многоручьевая, когда все ручьи располагают в одном штампе. В противном случае рекомендуется производить штамповку в двух штампах, установленных на рядом стоящих молотах. Штамповку следует осуществлять с одного нагрева и с применением механизации для быстрой передачи заготовки с молота на молот.

Необходимость штамповки на двух молотах может быть вызвана также сложностью конфигурации по ковки (высокие ребра и бобышки, тонкие стенки и т.д.), чувствительной к сдвигу и требующей поэтому центрального расположения штамповочных ручьев в двух отдельных штампах.

Выбор ручьев производят в зависимости от группы поковки. Все поковки делятся на две группы:

I группа - поковки штампуются поперек оси заготовки;

II группа - поковки штампуются вдоль оси заготовки.

Поковки группы П. Подготовка заготовок для штамповки круглых в плане поковок заключается в предварительной осадке заготовки вдоль оси на специальных осадочных площадках штампов. Осадку назначают по следующим причинам:

- на пресс-ножницах трудно отрезать заготовки короче 1-1,25 диаметра;

- для создания требуемой деформации (укова) и получения нужной структуры металла;

- необходимо обеспечить устойчивость и правильную ориентацию заготовки в ручье, ликвидировать косину и неровности отрезанной заготовки.

Диаметр заготовки после осадки должен быть таким, чтобы заготовка центрировалась по боковым стенкам ручья. Для этой же цели иногда на верхней части осадочной площадки предусматривают специальные выступы или впадины, для получения впадины или выступа на заготовке в соответствии с конфигурацией нижней части ручья штампа.

При штамповке осесимметричных поковок на молотах, с видом поковок имеющих короткие отростки, достаточно применять только окончательный ручей. для повышения стойкости окончательного ручья, или если в поковке прошивается отверстие, применяют предварительный ручей.

3.2 Расчет объема и размеров исходной заготовки

Штамповка вдоль оси заготовки (осадкой в торец) предопределяет необходимость штучной заготовки, причем, обычно заготовку осаживают. Поэтому размеры не определяются размерами поковки и их можно выбирать в зависимости от других факторов. При этом, во-первых, учитывается удобство резки заготовок на пресс-ножницах. Для этого требуется, чтобы отношение высоты заготовки Нзаг к диаметру Dзаг было больше 1,25. Во-вторых, учитывается возможность продольного изгиба заготовки, так как заготовку устанавливают в штамп вертикально. Чтобы избежать продольного изгиба отношение должно быть менее 2,5.

В результате можно написать следующее неравенство, которому должны удовлетворять размеры заготовки.

Отношение обозначают через К.  Обычно применяют К=2.  Зная отношение  и объем заготовки, определяют диаметр или сторону квадрата заготовки. Кроме круглого и квадратного профилей при штамповке осадкой в торец других профилей не применяют.

Для круга:

После определения Dзаг  выбирают ближайший больший размер по ГОСТ и корректируют высоту заготовки.

где   - объем поковки;

 - объем облоя;

- объем угара ( );

По ГОСТ2591-71 принимается Dзаг=150мм

3.3 Расчёт коэффициента использования металла

Одним из показателей технологичности деталей и рациональности технологического процесса их изготовления является уровень потерь металла в процессе полученИя поковки и ее дальнейшей обработки.

Рациональное использование металла и правилъность выбора заготовки можно оценить коэффициентами использования металла при получении детали kи м при получении поковки    kи м зг и коэффициентом использования поковки kи п.

;

;

где , Vисх, Gисх; Vп, Gп; Vдет, Gдет - объем и масса исходной заготовки, поковки и детали.

4. Тепловой режим обработки

4.1 Температурный интервал

При определенных температурах сталь и другие деформируемые металлы и сплавы обладают высокой пластичностью и низким сопротивлением деформированию. Эти температуры имеют нижний и верхний пределы, между которыми лежит температурный интервал ковки - штамповки, т.е. область температур, при которых целесообразно проводить ковку или горячую штамповку.

Установление температурного интервала ковки связано с именем Д.К Чернова, который в 1868 году указал, что сталь следует ковать при определенных температурах, при которых получается хорошее качество металла поковок. При этом нижний предел температур ковки определяется температурой фазовых превращений.

Температурный интервал ковки-штамповки зависит, главным образом, от химического состава металла и от определяемых этим составом свойств. Температурный интервал определяют комплексом испытаний. для определения оптимального или допустимого температурного интервала ковки целесообразно рассмотреть как изменяются механические характеристики в зависимости от температуры.

При температурах выше 1470°С и вблизи температуры плавления находится зона хрупкости металла - зона пережога. При пережоге кислород диффундирует внутрь металла и окисляет границы зерен, которые при этом оплавляются, так как окислы железа имеют меньшую температуру плавления, чем сам металл. Ковка при пережоге приводит к браку. Таким образом, верхняя граница температурного интервала ковки должна находиться ниже температуры пережога.

При температурах, близких к пережогу, наблюдается большой рост зерна и крупнозернистое строение металла. Возникает перегрев металла. Крупнозернистое строение не всегда можно размельчить ковкой или штамповкой, что приводит к крупнозернистому, менее качественному строению металла в поковке. Поэтому необходимо устанавливать верхнюю границу температурного интервала ковки ниже температуры, при которой резко увеличивается рост зерна.

При температурах 750-8000С сопротивление деформированию остается примерно постоянны, а пластичность уменьшается. Это объясняется фазовыми превращениями, происходящими в металле. Температуру фазовых превращений и структуру стали при различных температурах легко определить по диаграмме состояния. Наиболее пластичной структурой является структура аустенита.

С целью придания металлу необходимой пластичности и уменьшения сопротивления пластическому деформированию заготовки перед ковкой и штамповкой, нагревают. От правильного нагрева зависит качество изделия, угар металла, нормальные условия работы.

При наличии двухфазной структуры пластичность падает. Для низкоуглеродистых и углеродистых сталей при температурах порядка 1100-1200°С структура чисто аустенитная и, исходя из однофазности и повышенной пластичности, температуру 1200°С можно принять как верхний предел температурного интервала ковки для углеродистой стали. У высокоуглеродистой стали при t=11000С структура двухфазная: аустенит и цементит, причем цементит образует хрупкую сетку по границам зерен. С целью повышения пластичности стали необходимо эту цементитную сетку раздробить деформированием с тем, чтобы цементит образовал отдельные зерна в металле поковки. При этом твердость и прочность металла останутся высокими. Верхний предел температур ковки для высокоуглеродистой стали целесообразно принять в 11000С, а ковку проводить с предосторожностями, учитывая, что пластичность понижена ввиду двухфазной структуры. Температуру нагрева углеродистых сталей можно определить по диаграмме. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов помогает также выбрать нижний предел температур ковки, который должен лежать выше температур фазовых превращений.

Низкоуглеродистые стали можно ковать и при структурах феррит плюс аустенит, ввиду относительно высокой пластичности. Заэвтектоидные стали имеют нижний предел температур ковки в зоне аустенит плюс цементит. Эта температура должна быть по возможности более низкой с тем, чтобы не образовалась цементитная сетка.

При установлении нижнего предела температур ковки необходимо учитывать массу по ковки, наличие или отсутствие последующей термообработки и способ охлаждения. Например, при большой массе поковки и высокой температуре окончания процесса ковки или штамповки поковка будет остывать медленно и размельченное деформацией зерно может вырасти снова. При малой массе поковки (до 100 кг) температура конца ковки может быть более высокой, но ввиду быстрого охлаждения зерно не успеет вырасти и останется измельченным.

Следует учитывать, что ковка сталей при температурах ниже 723°С приводит к наклепу. У некоторых металлов и сплавов нет фазовых превращений. В этом случае нижний предел температур ковки определяется именно наклепом. В справочниках и нормалях приводятся данные о допустимых температурных интервалах ковки и горячей штамповки. Эти пределы температур являются рекомендуемыми. Они могут быть изменены в конкретных случаях. При разработке технологического процесса ковки и его освоении по допустимому температурному интервалу ковки устанавливают рациональный температурный интервал ковки. Рациональный температурный интервал ковки должен учитывать конкретные условия данного кузнечного цеха, форму и размеры данной поковки, ее технологию.

Температурный интервал ковки для стали 45 составляет 1250-800°С

ΔТ = 1250-800 =450°С    

4.2 Нагрев заготовки

Время нагрева заготовок, Т.е. продолжительность нагрева, должно обеспечить равномерность нагрева слитка или заготовки до требуемой температуры. это время зависит от температуры печи, скорости нагрева, требуемой выдержки заготовок и слитков в печи для их равномерного нагрева.

Температуру печи при посадке устанавливают на основания марки или химического состава стали и размеров нагреваемых заготовок.

для углеродистых и малолегированных сталей при толщине заготовок до 100-250 мм температуру печи устанавливают на 20-500 выше требуемой температуры нагрева. Высоколегированные стали, а также крупные заготовки требуют более низкой температуры в печи в момент загрузки с последующим подъемом температуры или предварительного подогрева в других печах до температуры 650-7500С, По мере возможности слитки доставляют из сталеплавильного цеха в специальных термосах горячими.

Под скоростью нагрева металла понимают увеличение температуры металла в единицу времени. Выбор скорости нагрева зависит от ряда физических свойств металла: теплопроводности, теплоемкости, плотности. Кроме того, на скорость нагрева значительное влияние оказывают конфигурация заготовок, их расположение в печи, а также размеры и тип нагревательного устройства.

С целью повышения производительности, т.е. сокращения времени нагрева, назначают наибольшую возможную скорость нагрева, но она не должна приводить к появлению трещин и короблению в нагреваемых изделиях. Перед началом ковки заготовки, особенно крупные, обязательно выдерживают некоторое время в печи при максимально возможной температуре.

Полное время нагрева заготовок в пламенных печах (с учетом выдержки) можно ориентировочно определить по формуле проф. н.н. Доброхотова

где    t - время нагрева заготовок от 0 до 1250°С;

        d - диаметр заготовки, м;

        kt  - коэффициент, зависящий от теплопроводности (kt = 10 для проката из высоколегированных или высокоуглеродистых сталей );

         - поправочный коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок в печи при нагреве, =2  для круглых заготовок;

С целью сокращение времени нагрева, назначают наибольшую скорость нагрева, но она не должна приводить к появлению трещин в изделиях.

В процессе горячего деформирования происходит остывание поковки, и если температура заготовки понижается до нижнего предела, то при ковке производят подогревы путем повторной загрузки ее в печь. Количество подогревов определяют по нормам времени ковки и скорости остывания на воздухе. Время остывания можно определить по эмпирической зависимости.

4.3 Охлаждения готовых поковок

Охлаждение металла так же, как и нагрев, вызывает различные температурныe и структурные изменения. При неправильном охлаждении поковок эти изменения ведут к появлению значительных внутренних напряжений, способствующих образованию трещин и короблению.

Для избежания трещин и коробления поковки необходимо охлаждать по возможности медленно. На практике применяют охлаждение поковок и заготовок на воздухе; в колодце (яме); в колодце (яме) с песком, золой или шлаком; вместе с печью.

На воздухе охлаждают, как правило, поковки и заготовки из малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей. Поковки и заготовки из легиpoвaнныx сталей требуют более медленного охлаждения, поэтому их охлаждают или в специальных колодцах, или вместе с печью. В последнем случае можно обеспечить любую заданную скорость охлаждения нагретого металла.

4.4 Угар и обезуглероживание стали при нагреве

Недостатками пламенного нагрева являются угар и обезуглероживание. Потери в угар при нагреве заготовок в пламенных печах до 2,5%, обезуглероживание на глубину до 2 мм.

Каждую   или   почти   каждую   ликвидацию   угара   можно   достичь следующим способами:

нагрев металла в специальных атмосферах;

нагрев в продуктах неполного горения газообразного топлива - в печах
малоокислительного или безокислительного нагрева;

в расплавленных солях или стали;

применение специальных обмазок.

Методы борьбы с обезуглероживанием:

ускоренный нагрев;

специальные атмосферы при нагреве; .

нагрев в расплавленных средах;

нанесения защитных покрытий.

5. Конструирование и расчет ручьев молотового штампа

Расчет заготовительных ручьев

Заготовительные ручьи служат для предварительного глубокого деформирования исходной заготовки, для предания ей формы, удобной для штамповки в штамповочных ручьях и обеспечивающей относительно малый отход материала в облой.

Построение профиля ручья заключается в построении такой фигуры,
которая вписывается в контур поковок в плане для расчетной заготовки с
головкой (
dэ>dcp).

Заготовительным ручьём для поковок 1-2 является площадка для осадки. Площадка для осадки должна быть достаточной для размещения на ней после осадки заготовки. Для получения штампа минимальных размеров используют часть его площади в зоне облоуной канавки, предусматривая плавный переход от канавки на полость штампа.

Черновой ручей

Для повышения стойкости штампа (окончательного ручья) выполняют черновой (предварительный) ручей по форме и размерам близкий к окончательному (чистовому). Отличие состоит в назначении больших уклонов (1÷2°) на глубокие полости и больших радиусов закругляется радиусом на 3÷7 мм больше, чем в чистовом. Облойная канавка не выполняется, облой вытекает на плоскость разъема штампов.

Черновой ручей принимается на 4...6 % больше, чем чистовой ручей

Чистовой ручей

Полость   окончательного   ручья   выполняют   по   чертежу   горячей поковки,  так как поковка после  штамповки охлаждается,  и ее размеры уменьшаются.    Поэтому   для    получения   требуемых   размеров    поковки необходимо, чтобы размеры полости окончательного ручья были больше размеров   холодной   поковки   на   величину   усадки.   Для   стали,   усадка составляет 1,5%.

Отрубной ручей   

                                                

Отрубной ручей служит для отделения штамповочной поковки от прутка, когда из исходной заготовки получают несколько поковок. В нашем случае из исходной заготовки получают несколько поковок. В данном проекте мы из исходной заготовки получаем одну поковку, поэтому отрубной ручей не нужен.

6. Конструирование молотового штампа 

6.1  Расположение ручьев молотового штампа

Ручьи на поверхности разъема штампов координируют относительно центра штампа. Штамповочные ручьи помещают вблизи центра штампа, а заготовительные ручьи по его бокам. На определенном расстоянии от центра штампа располагают центры ручьев.

Центром ручья называют точку приложения равнодействующей силе сопротивления деформированию поковки и ручья.

Ручьи помещают следующим образом: вблизи центра штампа -штамповочные ручьи; по краям - заготовительные.

Если поковка симметричная, то центр ручья лежит на оси симметрии. При несимметричной поковке предполагают, что давление в полости ручья распределяется равномерно, и центр ручья можно принять центр тяжести проекции поковки и мостика облойной канавки в плане.

Если кроме окончательного ручья используется предварительный ручей, то эти ручьи располагают по обе стороны от центра штампа: центр окончательного ручья на расстоянии в 2 раза меньше, чем центр предварительного ручья. Расстояние между центрами ручьев - а; между центром окончательного ручья и штампа - а/3; между центрами предварительного ручья и штампа - 2а/3.

6.2  Определение толщины стенок молотого штампа

При выборе расположения штамповочных ручьев уменьшают расстояние между их центрами, чтобы ручьи располагались ближе к центру штампа. Поэтому ручьи могут находиться на разных расстояниях от передней грани штампа, а выступы (в плане) одного ручья будут в выемки другого ручья.

Заготовительные ручьи размещают по краям штампа. При этом учитывают: расстановку оборудования на рабочем месте, расположение печи относительно молота и места закрепления сопла обдувки штампа. Первый заготовительный ручей должен находиться со стороны печи. Сопло обдувки устанавливают с противоположной стороны. Остальные ручьи располагают в такой последовательности, которая обеспечит кратчайший путь транспортирования между ручьями штампа.

Определение толщины стенок молотового штампа и выбор заготовки для штампа. Стенки между полостями ручьев и боковыми гранями штампа, а также между ручьями должны обладать достаточной прочностью. Толщина стенок зависит от глубины полости ручьев, уклона прилегающих стенок ручьев и радиуса перехода от стенки к дну полости. Чем глубже полости и меньше уклон и радиус, тем толще должна быть стенка. На толщину стенки влияет также и форма полости ручья в плане. Расстояние между ручьями определяется с помощью вспомогательной величины Т, которая зависит от тех же факторов, что и толщина стенки. Значения Т, полученные эмпирическим путём, определяют по номограмме на рисунке 2.

Величина Т определяет влияние параметров менее глубокой смежной полости, со стороны которой возможно разрушение стенки. Поэтому значения h, R и а принимают для смежного ручья меньшей глубины.

Толщины стенок определяют по формулам:

  •  между ручьём и гранью штампа S1 = Т;

- между двумя полостями S2 = Тcosα;,

 где α - уклон более глубокой полости;

Толщину стенки в плане определяют для сечения, в котором толщина стенки между ручьями  минимальна.

Полученные значения S иногда целесообразно скорректировать. Например, если полость вблизи боковой поверхности штампа имеет большую длину, а толщина стенки S1 по длине остается постоянной, то полученное по формуле значение необходимо увеличить, так как при большой протяженности тонкая стенка не обладает достаточной прочностью.

При h=58,6мм, R=3мм, по номограмме Т=78мм,

где  h – глубина полости ручья,

- уклон прилегающих стенок к дну полости,

R – радиус перехода от стенки к дну полости.

S2 = 78cos7°=76,8≈77мм

Рисунок 2 – Номограмма для определения Т при расчёте толщины стенок

6.3  Выбор заготовки и материала для штампа

Обычно штампы изготавливают из кубиков, размеры которых в плане зависят от числа и размеров ручьев, толщины стенок между ручьями и между ручьями и поверхностями штампа.

Высота кубика выбирается с учетом требуемой прочности штампа и необходимости его возобновления. В первом приближении высоту кубика можно определить в зависимости от высоты наиболее глубокой полости штампа по формуле:

7  Определение массы падающих частей штамповочного молота и выбор оборудования

Наиболее распространены в кузнечных цехах ковочные и штамповочные молоты и прессы. При разработке технологии штамповки или ковки должна быть определена необходимая мощность оборудования, причем от правильности ее выбора в значительной степени зависит рентабельность производства. Использование молотов и гидравлических прессов недостаточной мощности может привести к значительному увеличению времени ковки, что связано с дополнительными подогревами металла, с повышенным расходом топлива и с большими потерями металла на угар. Занижение мощности кривошипных горячештамповочных прессов может привести к аварии последних. С другой стороны, использование оборудования завешенной мощности приводит к увеличению эксплуатационных расходов и себестоимости поковок.

Мощности оборудования зависят от материала поковки, температуры ковки, вида технологических операций и размеров по ковки.

Мощность молотов характеризуют массой их падающих частей; мощность прессов - развиваемым усилием. На молотах поковки получают в результате ударного приложения нагрузки, на прессах металл деформируется со значительно меньшей скоростью, без удара.

Наиболее точно необходимая мощность машинного оборудования может быть определена на основании теории пластичности аналитическим расчетом, для приблизительного же ее выбора можно пользоваться таблицами, разработанными на основе опытных данных.

При разработке технологического процесса штамповки необходимо выбрать вид оборудования (молот, КГШП, ГКМ и т.д.), а затем номинальное усилие или массу подвижных частей. Расчет номинальной мощности оборудования производят исходя из требуемого усилия и работы пластического деформирования, на основании чего подбирают  необходимую кузнечную машину ближайшего большего усилия.

Масса падающих частей молота:

где  σТ - предел текучести, σт=350 мПа.

       S – площадь поковки в плане вместе с облоем, S=2389,44 см2.

 

Принимаем G=2 т, энергия удара 50 кДж, число ударов в минуту 50.

8  Определение усилия обрезки облоя и пробивки перемычки

Обрезку облоя и пробивку перемычек производят в холодном и горячем состоянии. При холодной обрезке легче осуществить подгонку матриц и пуансонов, наладку штампов. Однако при холодной обрезке сопротивление срезу в 3-6 раз больше, чем при горячей, и для крупных поковок с большой площадью среза требуются прессы весьма большой мощности. Холодную обрезку облоя и удаление перемычек у мелких поковок следует производить в двух отдельных штампах, установленных на одном обрезном или же параллельно на двух прессах. Горячую обрезку производят у средних и крупных по массе поковок из высоколегированных и высокоуглеродистых сталей, имеющих недостаточную пластичность в холодном состоянии и относительно большую толщину облоя, штампуемых на молотах с массой падающих частей более 1-2 тонны.

Необходимое усилие обрезки облоя и пробивки перемычки определяем по формуле:

где S - периметр среза, мм;                                           

t - действительная толщина среза облоя или перемычки, мм;       

= 100 МПа - предел прочности при температуре обрезки;

Усилие обрезного пресса:

Зазор между пуансоном и матрицей при обрезке облоя принимаем

Список используемой литературы

1. Курсовое проектирование по горячей штамповке: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. - Мн.: Выш. школа, 1978.-208л.

2. Штампы для горячего деформирования металлов. Под ред. М.А. Тылкина. Учеб. Пособие для вузов. -М., «Высш. школа», 1977.

3. ГОСТ 7505-89.

4. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. М, «Высш. школа», 1972.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75931. Демографическая ситуация и демографическая политика РФ на современном этапе 17.94 KB
  С конца 90х годов XX века демографическая проблема рассматривается как фактор национальной безопасности с 2000 года обсуждается демографическая ситуация в России и меры по ее оптимизации. В 2001 году число жителей России уменьшилось почти на 1 миллион человек. Сохранение нынешнего уровня рождаемости и смертности населения может привести к тому что уже через 15 лет население России уменьшится еще на 10 млн человек.
75932. Деятельность Государственной Думы и Совета Федерации в конце 20 века 20.16 KB
  Среди принятых федеральные конституционные законы Об арбитражных судах в Российской Федерации и О Конституционном Суде Российской Федерации О референдуме Российской Федерации; первая часть Гражданского кодекса; Семейный Водный Арбитражный процессуальный кодексы. Успехи: Вклад в развитие парламентаризма Установилось взаимодействие между Государственной думой и советом федерации начали складываться рабочие отношения между госдумы с Президентов РФ Правительством Рф и министерствами и ведомствами РФ. Государственная дума также...
75933. Избирательная система РФ и ее эволюция в конце 20 века 22.87 KB
  Граждане Российской Федерации имеют право участвовать в управлении делами государства как непосредственно так и через своих представителей. Граждане Российской Федерации имеют право избирать и быть избранными в органы государственной власти и органы местного самоуправления а также участвовать в референдуме. Президент Российской Федерации избирается сроком на шесть лет гражданами Российской Федерации на основе всеобщего равного и прямого избирательного права при тайном голосовании. Президентом Российской Федерации может быть избран гражданин...
75934. Конституция РФ 1993 года: порядок принятия и основные особенности 19.87 KB
  Необходимость разработки и принятия новой конституции РФ была официально признана еще в середине 1990 г. и тогда же на I Съезде народных депутатов РСФСР была создана Конституционная комиссия которая за четыре месяца подготовила и опубликовала для широкого обсуждения первый проект новой конституции. В это время наряду с проектом Конституционной комиссии были внесены и ряд других проектов Конституции РФ которые также обсуждались в указанной комиссии и общественностью.
75935. Культурная политика РФ в конце ХХ – начале ХХI века 19.74 KB
  Повсеместному пользуются самыми сверхустойчивыми образцами действий которые Александр Архангельский называет матрицами российской культуры. Наблюдается в обществе кризис морали и кризис нынешнего состояния культуры психологическое здоровье российского общества. Мы знаем огромное количество поведенческих предписаний скрывающихся за фразой специфика российской культуры. Существенно возросла роль Министерства культуры РФ в разработке культурной политики в стране в продвижении проблем культуры в органы власти.
75936. Левые политические силы в РФ и их эволюция 24.17 KB
  Важной особенностью формирования социально-демократического направления стало то, что начало было положено на окраинах, где социальный гнет сопровождался национальным. В конце 1890-х гг. сложилась армянская социал-демократическая партия
75937. Либеральные и правые политические партии в РФ и их эволюция 18.95 KB
  Распад КПСС и возникновение многопартийности В первой половине 1990 г. происходит углубление политического размежевания на сторонников и противников курса Горбачева внутри КПСС. Сторонники консервативной оппозиции выступали за сплочение КПСС на ленинских основах сохранение классового подхода вместо общечеловеческих ценностей уничтожение частной собственности на основе общего владения средствами производства. Одновременно в лагере либеральной оппозиции возникло демократическое движение коммунистов которое предполагало достичь обновления...
75938. Межнациональные отношения и миграционные процессы в РФ в начале ХХI века 18.75 KB
  Однако сейчас в современной России безусловно одна из самых острых проблем – межнациональные отношения. По мнению эксперта фонда Карнеги Лилии Незамовой Сегодня многонациональность России дополняется и усложняется эффектами полиэтничности иммиграцией из бывших республик Советского Союза вьетнамской китайской афганской и др. Премьерминистр Дмитрий Медведев утвердил в августе федеральную целевую программу Укрепление единства российской нации и этнокультурное развитие народов...
75939. Место и роль России в современных международных процессах: оценки и дискуссии 18.05 KB
  Геополитическое положение России уникально она находится между двумя крупнейшими центрами современной мировой экономики. Вместе с тем геополитическое положение России подразумевает высокую ответственность и требует серьезных усилий при его использовании. Тем не менее в ряде важнейших областей реальное положение России в мире...