Технология изготовления поковки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологии изготовления поковки горячей объемной штамповкой с облоем на молотах

1. Выбор материала детали

Согласно назначения детали исходя из названия и конфигурации по табл. выбираем материал сталь 20.

2. Разработка чертежа поковки

Рассмотрим вариант технологического процесса изготовления поковок “ В торец” (поковки 2 группы - приложение 19.20)

Назначим припуски на механическую обработку поковок в соответствии с ГОСТ 7505-89 . Принимаем упращенную форму назначения припусков на механическую обработку поковок метод. 2455 стр. 8 табл. 3

Расчет массы детали (поковки) определяется исходя из ее номинальных размеров. Ориентировочную величину расчетной массы поковки (Мпр) допускается вычислять по формуле :

Мпр= Мд*Кр;

Где Мпр- расчетная масса поковки , кг ;

Мд- масса детали, кг;

Мд=Vд*?*10^-3

Где Vд - обьем детали , м^3;

?- плотность стали - 7,85 г/см3

Кр - расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с табл.

Кр=1.5

Объем детали найдем исходя из формы и размеров. Разобьем крышку на простые цилиндры.

Vц=3.14R^2H

V1=3.14*50^2*50= 392500 (mm3)

V2=3.14*90^2*70= 1780380 (mm3)

V3=3.14*120^2*60= 2712960 (mm3)

V4=3.14*70^2*50= 769300 (mm3)

V5=3.14*30^2*60= 169560 (mm3)

Vобщ= V1+V2+V3-V4-V5=392500+1780380+2712960-769300-169560=3946980

Vобщ=3946980 (мм3) = 3947 (см3)

Мд= 3947*7.85=30983 (г) = 30.9 (кг)

Мпр= Мд*Кр= 30.9*1.5 = 46.46 (кг)

Класс точности Т4

Группа стали М1

Средняя массовая доля углерода в стали 20 - 0.2%

Степень сложности - С1

Т.к. Мпр/Мф=0.72

Где Мпр - масса поковки

Мф- масса геометрической фигуры в которую вписывается форма поковки.(цилиндр) O240 Н180

VФ=8138.8 (см3) Мф = 63.89 (кг)

Конфигурация поверхности разьема штампа - П (плоская,)

Исходный индекс 14

Назначим поверхность разъема штампа.

Поверхность разъема штампа определяется, прежде всего, конфигурации поковки . при установлении поверхности разъема необходимо:

1 обеспечить возможность свободного извлечения деформированной заготовки и готовой поковки из верхнего и нижнего штампов (углубления в теле поковки на боковых поверхностях исключаются);

2 разъем назначим в плоскости двух наибольших взаимноперпендикулярных габаритных размеров детали

3 труднозаполняемые части формы окончательного ручья расположим в верхнем штампе

4 стремимся обеспечить простую желательно плоскую горизонтальную поверхность разъема штампа .

5 расположение плоскости разъема штампа изобразим на поковке тонкой штрих-пунктирной линией , обозначая на концах разъема знаком.

3. Зададим основной припуск (на сторону) на механическую обработку

поковки

O240 Ra20 припуск 2.0 180 Ra40 припуск 2.0

O180 Ra10 припуск 2.5 180 Ra20 припуск 2.0

O140 Ra10 припуск 2.3 130 Ra10 припуск 2.3

O100 Ra10 припуск 2.3 60 Ra10 припуск 2.0

O60 Ra10 припуск 2.0 50 Ra10 припуск 2.0

110 Ra 10 припуск 2.3

Рассчитаем номинальные размеры поковки исходя из припуска, складываем или вычитаем к номинальному размеру детали.

O240 + 2*2=244 (мм)

O180 +2.5*2=185 (мм)

O140 - 2.3*2=135.4 (мм)

O100 + 2.3*2 = 104.6 (мм)

O60 -2*2 = 56 (мм)

180+2+2=184 (мм)

130+2.3=132.3 (мм)

110+

60+2+2=64 (мм)

60-2=58 (мм)

50-2=48 (мм)

4. Назначим штамповочные уклоны и радиусы закруглений

Штамповочные уклоны облегчают заполнение полости штампа при деформировании металла и обеспечивают свободное удаление поковки из ручья штампа . Штамповочные уклоны при штамповке на молотах по ГОСТ 7505-89 составляют 7°для внешних и 10° для внутренних стенок поковки. В ряде случаев исходя из конструктивных требований к деталям , назначают и другие штамповочные уклоны.

Наиболее целесообразно значение расчетных радиусов (Rнр , Rвр) закруглений определить , исходя из сопрягаемых поверхностей.

Внешний : Rнр = (П1+П2)/2;

Внутренний : Rвр = 3Rнр+0.5;

Где П1,П2 - припуски сопрягаемых поверхностей

Значения фактических радиусов закруглений принимаем округлив до стандартного ряда. Для наружного ряда принимаем ближайшее меньшее ,а для внутреннего ближайшее большее значение.

Наружные:

Сопрягаемые размеры (мм)	Сопрягаемые припуски	Расчетный радиус, мм.	Фактический радиус, мм.
	П1	П2	Rн	Rн
180.240.60.50	2	2	2	2
180.130.140	2.5	2,3	2.4	2
60.100.180.	2.3	2	2.15	2

Внутренние

Сопрягаемые размеры (мм)	Сопрягаемые припуски	Расчетный радиус, мм.	Фактический радиус, мм.
	П1	П2	Rв	Rв
60.180	2.5	2	6	6
100.130	2,3	2.3	6	6

5. Определим размеры ступенчатой наметки

При штамповке на молотах в окончательном ручье штампа формируют только углубления наметки, ось которых совпадают с направлением движения бабы. Углубление в поковке выполняют в случае, если;

До/Дпр> 0.15

Где : До - диаметр отверстия .

Дпр - приведенный диаметр поковки.

140/240 = 0.58>0.15

технологический поковка штамповочный облой

Выполняем глухую наметку .Принимаем максимально допустимую глубину наметки так как hмах < 0.8До. Глубина наметки ограничена глубиной выемки указанной на чертеже готовой детали , причем h<hмах ,величина радиуса закругления наметки назначается , как для внутренних радиусов поковки .Размеры припусков и радиусы соответствуют выше приведенным.

6. Определим массу поковки с припусками (без учета уклонов и

радиусов закруглений)

Vц=3.14*R^2*h

V1=3.14*52.3^2*49.7=426863.8(мм3)

V2=3.14*92.5^2*70.3=1888723.7(мм3)

V3=3.14*122^2*64=2991088.6(мм3)

V4=3.14*67.7^2*50=719576.5(мм3) V5=3.14*28^2*58=142782(мм3)

Vобщ=V1+V2+V3-V4-V5= 426863.8+1888723.7+2991088.6 - 719576.5 - 142782=4444317.6 (мм3); Vобщ= 4444.3 (см3)

Мп= Vобщ*Р=4444.3*7.85=34887.7 (г) 34.9 (кг)

Расчетная масса поковки;

Мпр=Мп*Кр=34.9*1.5=52.35 (кг)

7. Определение размеров облоя

При штамповке в открытых штампах применяют несколько типов облойных канавок. Наибольшее применение находят канавки размеры которых даются в таблице. В общем случае расчетная толщина облоя определяется по формуле:

hор = 0,015Fп ,

где F_п - площадь проекции поковки на плоскость разъема штампа в мм².

Плщадь круга S=ПR^2

hop=0.015ПR^2=0.0153.14*122^2=3.2

Расчетная величина hop округляется до стандартного значения ho по таблице 11.

Выберем размеры облойной канавки.

ho=3(мм) h1=5(мм) R=2(мм) B=12(мм) B1=32(мм) Fok=233 (мм2)

Площадь сечения определяется по формуле:

Fo=?*Fok

где: Fok- площадь облойной канавки

?-коэфициент заполнения облойной канавки металлом равен 0.6

Fo=0.6*233=139.8 (мм2)

8. Определение формы заготовок

Размеры заготовки, зависят от конфигурации поковки и выбранных переходов штамповки (заготовительных и штамповочных ручьев).

Различают две группы поковок:

1. Группа поковок с вытянутой осью, штампуемые перпендикулярно оси заготовки (шатуны, валы, оси, рычаги и т.д.) - штамповка "плашмя".

2. Группа - поковки круглые (квадратные) в плане, штампуемые вдоль оси заготовки (шестерни, фланцы, муфты и т.д.) - штамповка в "торец".

В производстве поковок штамповкой для распределения объема исходной заготовки по элементам фигуры поковки применяются переходы штамповки, выполняемые с помощью заготовительных и штамповочных ручьев.

Штамповочные ручьи:

а) окончательный (чистовой) рис.

Для простых по конфигурации поковок из штамповочных ручьев обычно применяется только окончательный ручей.

Заготовительные ручьи:

б) площадка для осадки рис.

Б

В нашем случае поковка второй группы.

Определение размеров исходной заготовки для штамповок второй группы. Исходя из значений объемов поковки Vп, облоя V₀, перемычки под прошивку Vnep и коэффициента угара металла ?, объем заготовки будет равен:

Vзг= (Vп + V₀ + V _пер) 100 % / (100 % - ?).

Объем облоя находится по формуле:

V_об=F_об П, П=3.14Дпр=3.14*244=766 (мм)

Vоб=139.8*766=107109 (мм3)

где П - периметр поковки в плоскости разъема штампа (в плане), который определяется как сумма внешних частей периметров элементарных фигур (Пф) в плане.

Обьемы клещевины и перемычки не учитываются.

Vзг=(4444317+107109) *100%/(100%-2)=4644312.2 (мм3)

Задавшись коэффициентом n=Hзг/Dзг=1,5...2,5 определяющим качественный срез заготовки и устойчивость ее при штамповке "в торец" (при расчете рекомендуется брать его большее значение для уменьшения усилия резания заготовки), определяется расчетный диаметр заготовки:

Dзг=l,08 = 1.08 = 143 (мм)

По табл. 13 определим диаметр заготовки: Dзг=150 соответственно Fзг=17672 (мм2). Затем уточняется высота заготовки.

Нзг = V_3r/F_3r = 4644312/17672 =262.8 (мм)

где :F_3r - площадь сечения стандартного профиля заготовки по таблице

9. Технологический процесс получения поковки (перечень

последовательно выполняемых операций)

Полная схема технологического процесса изготовления поковок штамповкой включает следующие операции :

1) резка заготовок;

2) нагрев;

3) штамповка;

4) отделение отходов (обрезка облоя, прошивка отверстия);

5) термообработка;

6) очистка от окалины;

7)правка, чеканка (по необходимости);

8)контроль и приемка поковок.

При этом должно приниматься во внимание следующее.

Первой операции (отрезки заготовки) может не быть, если штамповка осуществляется от прутка, поступающего от заготовителя.

Требуемая длина заготовки может быть выбрана из периодического проката, что упрощает штамповку.

Нагрев может быть окислительным и безокислительным. При назначении последнего возможно устранение некоторых ручьев (площадки для осадки). В зависимости от конфигурации и размеров поковки возможно:

совмещение штамповки на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) и паровоздушных молотах (поковки с фланцем);

штамповка на двух молотах (осадка заготовки для поковок с D_n > 300 мм на плоских бойках соседнего молота).

10. Выбор оборудования для резки заготовок под штамповку

Самым высокопроизводительным и дешевым способом является резка на пресс-ножницах. Резку металла производят как в нагретом состоянии, так и при обычной температуре (табл. 14).

Потребное усилие Р_р (МН ) для резки ручьевыми ножами определяется по формуле:

Р_р = 0,8?в Fзг.

где Fзг- площадь поперечного сечения отрезаемой заготовки, м²;

? - предел прочности материала при растяжении при соответствующей температуре, МПа ( табл. 3).

Получив расчетное усилие резки Р_р, необходимо согласно ГОСТ 8248-56 выбрать номинальное усилие пресс-ножниц, принимая за фактическую величину ближайшее большее усилие резки Р, а именно: 0,4; 0.63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; (МН) (табл. 15).

Рр=0.8*420*0.0176 = 5.93

Принимаем Рр = 6.3

Основные параметры пресс ножниц.

Наибольший диаметр разрезаемого круга 160 (мм)

Ход ползуна 125 (мм)

Длинна отрезаемой заготвки от 85 до 1500 (мм)

11. Выбор оборудования для нагрева заготовок под штамповку, расчет

режимов нагрева

В крупносерийном и массовом производствах для нагрева заготовок под штамповку на молотах применяют в основном толкательные полуметодические печи с непрерывной загрузкой заготовок и пламенным нагревом. Возможно применение другого оборудования, в частности, для безокислительного нагрева с использованием электронагрева.

В зависимости от формы поперечного сечения (круг, квадрат), нагреваемых заготовок и расположения их на поду печи, время нагрева будет различным. Обычное расположение заготовок на поду в печах толкательного типа - вплотную.

При пламенном нагреве время нагрева заготовок до температуры начала штамповки (= 1200 °С) можно определить по формуле:

Т = К1*?*Дзг - для круглого профиля;

где Т - время нагрева, ч ;

К1 = 2 (для круглого профиля)

? =10 коэффициент конструкционных сталей

Т = 2*10*0.15 = 1.16 (ч)

12. Определение мощности штамповочного оборудования и

конструирование молотового штампа

Штамповочные молоты принято характеризовать номинальной массой падающих частей (масса бабы, шток с поршнем и верхний штамп для изготовляемой поковки).

Массу падающих частей М можно определить по номограмме (рис. 20). Для поковки 2-й группы при D_n = 240 мм, ? = 60 Мпа масса падающих частей молота составляет М_г = 2300 кг.

Согласно определяемой массе падающих частей по табл. 16 выбираем молот с ближайшей большей номинальной массой.

Основные параметры штамповочного молота.

Номинальная масса падающей части 3150 (кг)

Наибольший рабочий ход 1250 (мм)

Энергия удара 80 (кДж)

Размеры штампа подбираются в соответствии с принятым количеством, размерами и расположением ручьев и расстоянием между ними, а также с учетом нагрузки опорной поверхности (хвостика) и поверхности соударения штампов (зеркала) (см. рис. 19).

13. Выбор оборудования для отделения отходов (обрезка облоя и

прошивка отверстий)

Обрезка облоя и прошивка отверстий производится в горячем или холодном состояниях в штампах, установленных на обрезных прессах.

Поковки из легированных и высокоуглеродистых сталей (С > 0,45 %) необходимо подвергать обрезке и прошивке в горячем состоянии сразу же после штамповки на молоте.

Поковки из углеродистых сталей (С > 0,45 %) и низколегированных сталей (С < 0,25 %) с приведенным диаметром поковки Dnp < 80 мм Dnp= l,13 подвергаются обычно обрезке и прошивке в холодном состоянии.

Если для штампуемых поковок с Dnp < 80 мм предусмотрена технологическим процессом термообработка (отжиг, нормализация), то обрезка и прошивка производятся обычно после термообработки.

Необходимое расчетное усилие обрезного пресса Рпр в МН определяется по формуле:

Рпр = l,6*?в*Fcp = 1.6 * 420* 0.00344772 = 2.3 (МН)

где ?в - предел прочности при температуре отделения (см. табл.3), МПа;

Fcp - площадь среза материала, м2;

Fср = 1.5*Fобл = 1.5 * 0.0022985 = 0.00344772 (м2)

Fобл = ho*Пп = 3*(3.14*244) = 2298.5 (мм2) 0.0022985 (м2)

Рис. Схема отделения отходов после штамповки

Основные параметры обрезных кривошипных прессов закрытого типа (ГОСТ 10026-87)

Номинальное усилие =2.5 (МН)

Ход ползуна = 280 (мм)

Число ходов ползуна в минуту = 32

14. Выбор способа очистки поверхности поковки

В таблице приведены сравнительные характеристики способов очистки поковок, область применения и их сравнительная стоимость.

Выберем:

Способ очистки - дробеструйная пневматическая

Поверхность очищается полностью, шероховатость по Ra40-10, повышение твердости на 40% и на глубину 0.3 мм.

Литература

1. Технология изготовления поковок штамповкой на молотах / А.К. Денисюк, С.В. Пуговишников, В.А. Иванова. - Ярославль 1998.

2. Методическое указание для выполнения контрольных и лабораторных работ по курсам “Технологические процессы в машиностроении” и ”Проектирование и производство заготовок” А.К. Денисюк, В.А. Иванова, О.М. Епархин - ЯГТУ Ярославль 2002.

Размещено на Allbest.ru