Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

А.М. Шнейберг, В.Д. Швецов, С.В. Кузнецов, Г.И. Белявский

Стр 1 из 12Следующая ⇒

МЕТОДИКА

ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК»

Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного

технического университета им. Р.Е. Алексеева

в качестве учебно-методического пособия для студентов направления подготовки 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

всех форм обучения

Нижний Новгород 2020

УДК 378.1:681

ББК 34.5 я73

М545

А в т о р ы:

А.М. Шнейберг, В.Д. Швецов, С.В. Кузнецов, Г.И. Белявский

Р е ц е н з е н т

кандидат технических наук, профессор кафедры «Металлические конструкции»

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Г.П. Терентьев

М545

Методика выполнения практической работы по дисциплине «Проектирование и производство заготовок»: учеб.-метод. пособие / А.М. Шнейберг [и др.]; Нижегород. гос. техн. ун-т. им. Р.Е. Алексеева. – Нижний Новгород, 2020. ____с. ISBN 978-5-502-01218-8 Включает две практических работы с пояснениями и примерами выполнения: Проектирование чертежа отливки и элементов техпроцесса литья, Проектирование чертежа поковки и расчет элементов процесса штамповки. Предназначается для студентов направления подготовки 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» всех форм обучения. Рис. 19. Табл. 6. Библиогр.: 19 назв.

УДК 378.1:681

ББК 34.5 я73

ISBN 978-5-502-01218-8

Ó Ó

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2020 Шнейберг А.М., Швецов В.Д., Кузнецов С.В., Белявский Г.И, 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………	6
ГЛАВА 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ И ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХПРОЦЕССА ЛИТЬЯ.………………………	7
1.1. Задание …………………………………………………	7
1.2. Анализ чертежа детали ……………………………….	7
1.3. Анализ материала ……………………………………..	7
1.4. Выбор и обоснование метода литья ………………….	7
1.5. Проектирование чертежа отливки ……………………	8
1.5.1. Основные этапы проектирования чертежа отливки …………………………………………	8
1.5.2. Работа с ГОСТ Р 53464-2009 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров. Массы и припуски на механическую обработку» ………………………………………	8
1.6. Определение коэффициента использования металла (КИМ) …………………………………………	10
1.6.1. Расчет объема литниковой системы …………..	10
1.6.2. Расчет объема стружки или объема, удаляемого при механической обработке металла …………………………………………..	11
1.7. Схема техпроцесса получения отливки……………	12
1.8. Пример выполнения практической работы…………..	12
1.8.1. Задание (вариант N) …………………………….	12
1.8.2. Анализ технологичности детали ……………….	12
1.8.3. Характеристика материала ……………………..	12
1.8.4. Выбор метода получения отливки ……………..	14
1.8.5. Разработка чертежа отливки ……………………	14
1.8.6. Оценка объема и массы металла ……………..	19
1.8.7. Проектирование и расчет литниковой системы …………………………………	20
1.8.8. Оценка материальных затрат …………………	22
1.8.9. Элементы технологического литья ………….	22
1.8.10. Материалы и литейно-формовочная оснастка	22
1.9. Список использованной литературы ………………..	23
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРТЕЖА ПОКОВКИ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЦЕССА ШТАМПОВКИ ………	24
2.1. Задание …………………………………………………	24
2.2. Анализ чертежа детали ……………………………….	24
2.3. Анализ материала детали …………………………….	24
2.4. Выбор метода ОМД …………………………………..	24
2.5. Составление чертежа поковки ……………………….	24
2.6. Определение материальных затрат ………………..	24
2.7. Эскизирование штамповочных переходов и эскиз чистового ручья с поковкой ……………………….	24
2.8. Расчет усилия деформирующего оборудования …...	24
2.9. Краткое описание основных операций технологического процесса штамповки (или ковки)	24
2.10. Состояние вопроса …………………………………..	25
2.10.1. Формирование структуры деформируемой заготовки …………………………………….	25
2.10.2. Технологические свойства металла ……….	28
2.10.3. Сила деформации …………………………..	30
2.10.4. Штамповочное оборудование и виды штамповки …………………………………..	31
2.10.5. Исходный прокат и разделка его на мерные заготовки ……………………………………..	32
2.10.6. Виды нагрева …………………………………	32
2.10.7. Классификация поковок и выбор штамповочного оборудования ………………	33
2.11. Типовой процесс горячей объемной штамповки …...	37
2.12. Принцип составления чертежа поковки ……………	37
2.12.1. Выбор поверхности разъема штампа ……….	38
2.12.2. Припуски, допуски и напуски ………………	38
2.12.3. Штамповочные уклоны ……………………..	39
2.12.4. Напуски……………………………………….	39
2.12.5. Наметка под прошивку отверстий …………	40
2.12.6. Радиусы закруглений ………………………..	40
2.12.7. Размер облойной канавки и объем облоя …..	41
2.13. Объем исходной заготовки под штамповку ……….	41
2.14. Размер исходной заготовки под штамповку ………..	42
2.15. Материальные затраты ………………………………	44
2.16. Пример выполнения практической работы …………	45
2.16.1. Задание (вариант) ……………………………	45
2.16.2. Анализ чертежа детали ……………………..	45
2.16.3. Анализ материала детали ………………….	45
2.16.4. Выбор метода штамповки …………………..	47
2.16.5. Составление чертежа поковки ………………	47
2.16.6. Определение массы поковки и массы исходной мерной заготовки	49
2.16.7. Определение размера мерной заготовки …..	53
2.16.8. Оценка материальных затрат ……………..	53
2.16.9. Расчет усилия оборудования ………………	54
2.16.10. Основные этапы техпроцесса (маршрутная карта) ………………………..	54
2.16.11. Список использованных источников…….	54
ПРИЛОЖЕНИЕ	56

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы

Главной целью работы является выбор метода получения заготовки и разработка чертежа заготовки с техническими условиями. По чертежу заготовки, отливки или поковки изготавливается модель (постоянная литейная форма) или чистовой ручей штампа.

Заготовка – это полуфабрикат, подлежащий механической или другой размерной обработке.

Заготовка отличается от детали наличием:

1) припуска на обработку;

2) напуска (на мелкие элементы контура детали: отверстия, зубья и т.д.);

3) большим полем допуска.

При проектировании следует отдавать предпочтение более точным методам получения заготовок, с меньшими величинами припуска. К таким методам относятся, например, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям, штамповка выдавливанием и др.

Содержание и объем практической работы

1. Титульный лист.

2. Оглавление.

3. Пояснительная записка, включающая задание. Описание процесса проектирования заготовки. Расчеты, краткое описание элементов техпроцесса и т.д., объемом 10-20 страниц. В зависимости от вида задания.

4. Графический материал на формате А2 или А3.

4.1. Чертеж детали.

4.2. Чертеж отливки и (или) поковки.

4.3. Чертеж литейной формы (для отливки) или чистового ручья (для поковки).

4.4. Дополнительные поясняющие чертежи или эскизы, например, чертеж литниковой системы, штамповочных переходов, дополнительные сечения и т.д.

5. Список использованных источников.

Номера вариантов заданий даются в соответствии с порядковым номером студента в списке группы.

Задание.

Получить чертежи детали по заданному варианту, с указанием всех размеров, вида обработки поверхности, массы детали, материала и числа деталей в партии.

Анализ чертежа детали.

Чертеж детали в некоторых случаях следует откорректировать с учетом требований, предъявляемых к отливкам: равностенность, устранение термических узлов, возможное упрощение контура детали не в ущерб ее функциональному назначению, минимизация числа обрабатываемых поверхностей и т.д., то есть, привести конструкцию детали к более технологическому виду. Указать количество обрабатываемых поверхностей. Оценить по степени сложности отливку.

Дать краткую характеристику детали по ее назначению.

Анализ материала.

Указывается химсостав, механические и технологические свойства материала. Особое внимание уделяется литейным свойствам (жидкотекучести, усадке).

Рис.1. К определению объема припуска

(затемнен слой металла, удаляемый в стружку)

Пример выполнения практической работы

1.8.1. Задание (вариант N).

Деталь – корпус; материал – КЧ35-10, (см. чертеж детали - рис.2); масса детали – 530 гр; производство – мелкосерийное.

Характеристика материала.

Ковкий чугун КЧ35-10 (ГОСТ 1215-79) – литейный материал.

Его химический состав в %: углерод (С) 2,5 – 2,8; кремний (Si) 1,1 – 1,3; марганец (Mn) 0,3 – 0,6; сера (S) t 0,2; фосфор (P) ⩽ 0,12; хром (Cr) ⩽ 0,06.

Физические и механические свойства:

Плотность ρ, кг/м³ – 7000

Модуль упругости Е, МПа – 170 000

Температурный интервал кристаллизации °С, 1200-1150 °С.

Предел прочности d_в, МПА – 350

Пластичность d, % - 10

Твердость НВ, МПА – 100-163

Литейные и технологические свойства:

Литейная линейная усадка 2-2,5%

Жидкотекучесть – высокая

Температура заливки в литейную форму – 1300°С.

Рис. 2. Чертеж детали

Отливки из ковкого чугуна (название «ковкий» указывает на то, что он более пластичен, чем серый чугун) получают путем длительного отжига отливок из белого чугуна. Поэтому в химсоставе его содержится пониженное содержание C и Si. В результате отжига получается перлитно-ферритная структура с хлопьевидными включениями графита.

Из анализа механических свойств материала отливки можно сделать вывод, что деталь «работает» в условиях умеренных статических и небольших динамических нагрузках.

Из анализа литейных свойств, учитывая большую усадку КЧ35-10, приходим к выводу о необходимости устройства прибыли, особенно для отливок большой массы. В нашем случае, масса отливки небольшая, поэтому можно ограничиться выпором, диаметр которого назначим несколько больше, чем у стояка и небольшой прибылью со стороны питателя (рис. 3).

Разработка чертежа отливки.

Выбор положения отливки в форме и положения стержня (рис. 3).

Выбранные положение отливки в форме должно способствовать получению наиболее рациональной плоскости разъема и уменьшению затрат труда и материалов при формовке.

При выборе руководствуются рекомендациями:

- Плоскость разъема формы должна позволять свободно извлекать модель при формовке, по возможности без использования отъемных частей, подрезки формы и без использования наружных стержней;

- Правильный выбор плоскости разъема не должен давать теневых участков на модели, что позволяет извлечь её из формы без разрушения последней;

- Базовая поверхность не должна пересекаться с плоскостью разъема;

- При машинной формовке необходимо, чтобы форма имела одну единственную плоскость разъема.

Рис. 3. Схема расположения отливок в форме и элементы литниковой системы:

1 – шлакоуловитель; 2 – воронка; 3 – стояк; 4 – прибыль; 5 - питатель;

6 – выпор

В нашем случае отливка располагается горизонтально с плоскостью разъема по нижней плоскости фланца. Это обеспечивает минимальное количество стержней. Устанавливаются 2 стержня с помощью стержневых знаков на отверстия Ø20.

Модель в нашем случае будет неразъемной, и располагаться в нижней полуформе. Черновой базой для установки на фрезерном станке будет служить верхняя поверхность фланца «А», а чистовой базой будет – нижняя поверхность «Б» (см. черт. детали).

Величина формовочных (литейных) уклонов (a) зависит от высоты и материала моделей. При формовке в ПГФ с использованием металлических моделей при высоте от 25 до 40 мм уклон составляет 50¢ [3].

Принимаем a = 1^о.

Радиусы закруглений (галтелей) рекомендуется назначать из стандартного ряда 1, 2, 3, 5, 8, 10, 16 и т.д. в пределах … средней толщины стенок t _ср. При t _ср= 8…9 мм принимаем внешние и внутренние радиусы r 2 мм.

Определение допусков и припусков по таблицам ГОСТ Р 53464-2009.

· Согласно выбранному методу литья для отливок с наибольшим размером от 100 до 250 мм. из термообрабатываемых чугунных сплавов с учетом мелкосерийного производства и степени сложности отливки по таблице А1 выбираем из интервалов 9Т-13 класс размерной точности – 11.

· По таблице Б1 определяем степень коробления. Она зависит от соотношения наименьшего размера к наибольшему. В качестве наименьшего берем усредненный размер толщины фланца между бобышками – 5 мм с учетом высоты усиливающего ребра жесткости – 10 мм; итого 15 мм. В качестве наибольшего размера берем габаритный размер 140 мм. Отношение = 0,107. Степень коробления для разовой формы берем 6.

· По таблице В1 из интервала 11-16 с учетом примечания к таблице В1 выбираем степень точности поверхности - 15.

· По таблице Г1 определяем шероховатость поверхности. Для степени точности поверхности 15 она будет составлять Ra 50 мкм.

· По таблице Д1 класс точности массы отливки из интервала значений 7Т-14 выбираем 9 класс.

· По таблице Е1 для степени точности поверхности 15 из интервала 6-9 выбираем ряд припуска на обработку – 7.

· По таблице Ж1 для станков высокой точности, но с ручным управлением оцениваем точность обработки как среднюю.

Назначение допусков.

По таблице 1 назначаем для элементов детали допуски на размер для 11 класса точности. По таблице 2 назначаем допуски формы для степени коробления 6.

Допуски на размеры Ø 36, 140, 40, 55, образованные одной частью линейной формы, берем на 1 класс точнее; допуск на размер Ø20, образованный стержнем и двумя полуформами – на 1 класс грубее.

По таблице И1 назначаем общий допуск на размеры. Берем симметричное поле допусков для обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей.

Назначение припусков.

По таблице 6 назначаем общий припуск на обработку для 7 ряда припуска и в зависимости от величины общего допуска.

Считаем вид окончательной обработки для шероховатости Ra 6,3 и Ra 3,2 мкм как получистовая обработка.

Припуск на размеры 25, 9 и 4 мм. берем по наибольшему размеру припуска на высоту 25 мм.

Результаты расчета сводим ниже в таблицу (табл.1) и по этим данным разрабатываем чертеж отливки (рис. 4).

Таблица 1

Рис. 4. Чертеж отливки

По табл. 4 ГОСТ Р 53464-2009 определяем допуск массы отливки для 9 класса точности массы. Он составит ±16%.

Рис. 5. Положение обрабатываемых элементов отливки

Данную фигуру представляем в виде трапеции с основаниями 59 и 40 и высотой 47,5 мм, минус полкруга Ø11 и плюс полкольца Ø11 и Ø36.

V₃ – объем припуска, снимаемого с цилиндрической части двух отверстий Ø20

V₄ – объем припуска с торцовой части бобышек

Общий объем стружки:

V_стр = 5,7 + 19,9 + 14,1 + 5,1 @ 55 см³

Масса стружки по формуле (3)

М_стр = 55 · 0,007 = 0,385 кг

Масса отливки

М_отл = 0,53 + 0,385 = 0,915 кг.

Оценка материальных затрат.

Масса исходного материала для двух отливок

= + = 0,915·2+0,49 = 2,52 кг

Коэффициент выхода годного

= / = (0,915·2)/2,52 = 0,79

Коэффициент весовой точности

= / = 0,53/0,915 = 0,58

Коэффициент использования металла

КИМ= · =0,79·0,58 = 0,46.

Список использованной литературы

1. Проектирование и производство заготовок. Опорно-сигнальный развернутый курс: Учебное пособие /В.Д. Швецов НГТУ. Н. Новгород 1993, 207с ISBN S-230-02976-5.

2. Методика разработки курсового проекта (работы) по дисциплине «Технология конструкционных материалов»; учеб. пособие / В.Д. Швецов и др.. – Н. Новгород: НГТУ, 2019. – 99 с.

3. Принципы проектирования заготовок: Метод. указания к лаб. работам / НГТУ; сост.: В.Д. Швецов. – Н. Новгород, 2001. – 21 с.

4. Афонькин М.Г., Магницкая М.В. Производство заготовок в машиностроении. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987. – 256 с.

5. Титов И.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства. – М.: Машиностроение, 1974. – 472 с.

6. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. – М.: Машиностроение, 1988. – 272с.

7. ГОСТ Р 53464-2009. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

8. ГОСТ 3.1125-88. Правила графического выполнения форм и отливок. – М.: Изд-во стандартов,1988. – 4 с.

Задание.

Получить чертеж детали с указанием размеров, видов обработки поверхности, массы, материала и числа деталей в партии.

Анализ чертежа детали.

Дается краткая характеристика детали по её назначению и действующих на неё эксплуатационных нагрузок и напряжений на предмет выявления наиболее опасных участков возможного разрушения. На этих участках желательно, чтобы направление волокон металла совпадало действующими напряжениями растяжения и чтобы отсутствовали перерезанные волокна, которые остаются после обрезки облоя. Оценивается деталь с точки зрения её технологичности при получении ее тем или иным методом обработки металла давлением (ОМД).

Анализ материала детали.

Дается анализ химсостава, механических и технологических свойств: пластичности (или ковкости), свариваемости, обрабатываемости. Характеристики ковкости рассматриваются в зависимости от температуры и скорости деформации.

2.4. Выбор метода ОМД.

Обосновывается выбор метода ОМД в зависимости от характера производства, массы и габаритов детали (заготовки), ее конфигурации, энерго- и материальных затрат, технологических свойств материала, производительности и др. факторов. Определяется вид ОМД (ковка, штамповка), вид оборудования и штампов (открытые, закрытые и т.д.).

2.5. Составление чертежа поковки.

Чертеж поковок, получаемых ковкой, составляется с использованием ГОСТ 7062-67 (ковка на гидравлических прессах) или ГОСТ 7829-70 (ковка на ковочных молотах). Чертеж поковок, получаемых штамповкой проектируется в соответствии с ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные – допуски, припуски и кузнечные напуски» (для поковок массой до 250 кг) [1].

Состояние вопроса.

К основным видам ОМД относятся прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка объемная и листовая.

Основной продукцией заготовительного производства кузнечных цехов являются поковки, получаемые ковкой или объемной штамповкой. Исходной заготовкой для ковки являются слитки или сортовой прокат, а для объемной штамповки – мерные заготовки, получаемые из сортового проката, периодический прокат, а также специальные заготовки, например, после ковочных вальцов, электровысадки и др. (см. приложение).

Процесс ковки используется в единичном или мелкосерийном производстве. Заготовки имеют большие припуски и напуски с большим полем допуска. Он малопроизводителен и состоит из последовательности операций (осадка, протяжка, и т.д.), которые, кстати, имеют место и в заготовительных ручьях штампов. Ковка – единственный процесс для получения крупных поковок массой до 250 т.

Процесс штамповки используется в серийном и массовом производствах для заготовки с максимальной массой 300-400 кг. По сравнению с ковкой штамповка дает точные поковки, более производительна, но требует более дорогого оборудования и штамповочного оснащения.

На приведенном примере сопоставления заводской себестоимости при изготовлении детали типа «рычаг» видно, что из двух видов ОМД –ковки и штамповки, последнюю выгодно применять при числе деталей в парии N>81 шт (рис. 6).

Точные методы ОМД, например, холодная объемная штамповка, листовая штамповка и др., которые дают практически готовые детали в заготовительном производстве обычно не рассматриваются, но они представляют хороший образец прогрессивных процессов.

Рис. 6. Зависимость себестоимости детали типа «рычаг» от числа деталей в партии при получении ее разными способами

Направление волокон зависит от вида деформации. Этот фактор необходимо учитывать при выборе метода штамповки. Рассмотрим это на примере получения заготовки типа ступенчатого валика с диаметрами d ₁ и d ₂ и длиной l (рис. 7).

Её можно получить разными способами:

1. Точением из прутка d ₁x l, но с большими отходами в стружку. Расположение волокон в заготовке будет такой же, как и в исходном сортовом прокате – вдоль оси (рис.7, а).

2. Сваркой из двух частей d ₁x l ₁ и d ₂x l ₂. В сварном шве будет уменьшенная прочность (рис.7, б).

3. Выдавливанием из матрицы короткой заготовки длиной l _п и диаметром d ₁ на диаметр d ₂(рис.7, в). Направление пластического течения металла (показано стрелками) в этом случае будет почти что совпадать с направлением вектора действующей силы Р. Волокна в головке и в стержне заготовки будут расположены вдоль оси, но в стержне анизотропия будет сильнее. Назовем этот случай продольным течением или «продольной деформацией».

Рис.7. Разные способы получения заготовок:

а) точением; б) сваркой; в) выдавливанием; г) протяжкой;

д) подкаткой; е) высадкой (контур исходной заготовки показан затемнением)

Операция выдавливания требует большого усилия Р.

4. Протяжкой прутка на заданный размер прутка диаметром d ₁ и длиной l ₁< l _п< l (рис.7, г). Структура в головной части остается без изменения, а в стержне будет такой же, как в случае (3), т.е. направленной вдоль оси. Назовем этот случай деформации деформацией с поперечным течением или «поперечной деформацией», т.к. направление течения металла почти-что перпендикулярно вектору усилия Р.

5. Подкаткой из прутка диаметром d ₂< d _п< d ₁ и длиной l _п< l (рис.7, д). В данном случае деформация будет также поперечной, но в нижней и верхней частях заготовки степень анизотропии будет приблизительно одинаковой. Усилие деформации, как и в случае " г ", небольшое.

6. Высадкой головки диаметром d, из прутка d ₂ длиной l _п >> l (рис.7, е). Направление течения – продольное, но затем переходящее в радиальное (поперечное). Назовем такую схему деформации «смешанной». Радиальное направление волокна на участке d ₁ будет благоприятно, например, для зубьев шестерни. В этом отношении расположение волокон в " а-г " случаях для шестерни будет неблагоприятным.

Операции высадки имеет ограничения по высоте осаживаемой части: «l ₄/ d ₂<2…2,5» – из-за потери устойчивости (рис.7, е), т.е. пруток при большой длине l ₄ может искривиться (об этом смотри дальше в разделе о штамповке на ГКМ). Эта операция требует промежуточного усилия между 2 и 4 случаями деформации.

Рассматриваемые схемы течения металла, влияющие на формирование волокнистой структуры поковки, во многом зависит от вида выбранного оборудования. Например, при штамповке на молоте легче реализуется поперечная деформация, на КГШП – продольная, а на ГКМ – смешанная и т.д.

Очень хорошая структура получается при использовании специальных видов ОМД, например, при деформации на раскаточных и накаточных машинах, на установках сферодвижной штамповки и др. специальных видах машин (см. Приложение). В частности, при накатке зубьев шестерни волокна располагаются эквидистантно контуру зуба, не перерезаясь. Перерезанные волокна, являются концентратами напряжений. Отсюда можно сделать, например, вывод, что при штамповке ответственных деталей лучше выбрать не открытую, а закрытую штамповку, в которой операции обрезки облоя отсутствуют.

Таблица 2

Значения ,ψ(Т, V) для двух марок сталей

Т, ˚С	Сталь 40			Сталь 40Х
Т, ˚С	_в, МПа	ψ_стат,%	ψ_динам,%	_в, МПа	ψ_стат,%	ψ_динам,%
20	600	51	56	800	59	55
200	530	50	55	756	62	55,6
400	590	56	52	610	70	61,9
600	320	79	68	381	81	76,5
800	110	99	93	149	94,4	91,5
1000	51	100	97	59	99,7	96,8
1200	21	100	99	27	100	99,3

При одинаковом содержании углерода (С~0,4%) легированная сталь имеет более высокое значение _в. В том и другом случае с ростом Т уменьшается _в и возрастает ψ. С увеличением скорости (т.е. при динамической нагрузке) в области ковочных температур 800–1200 °C пластичность уменьшается. Это характерно для всех металлов без исключения. Отсюда следует важный вывод: если материал мало пластичен (например, магниевые или высоколегированные стали), то лучше его штамповать не на молоте (V = 6-8 м/с), а на прессе механическом (V = 0,3-0,4 м/с), а ещё лучше на гидравлическом (V <0,3 м/с).

В отношении схемы напряженного состояния кратко следует отметить, что значение ε будет большим, если на деформируемый элементарный объем действуют неравномерные нормальные напряжения сжатия , например .

Напряжение растяжения, напротив, уменьшает величину ε. Например, пластичность металла при выдавливании выше, чем при протяжке, а при прокатке пластичность выше, чем при волочении. При штамповке в закрытых штампах пластичность выше, чем в открытых. Отсюда следует важный вывод: если металл даже в нагретом состоянии малопластичный, то его лучше штамповать в закрытом штампе с невысокой скоростью деформации. В этом же отношении схема деформации для малопластичного материала на рис.7, в будет предпочтительней схемы на рис.7, г.

Сила деформации.

Для определения усилия оборудования и правильности его выбора по мощности необходимо определить усилие деформации. Для оценки силы деформации, которые действуют на ползун пресса, можно приблизительно использовать уравнение:

Р = (Т, V) S K; (8)

где (Т, V) – напряжение течения, зависящее от температуры и скорости деформации;

S – площадь проекции поперечного сечения заготовки;

К – коэффициент, зависящий от формы очага деформации и коэффициента трения μ. Обычно в практике горячей объёмной штамповки μ = 0,5. Тогда при выдавливании (см. рис. 7, в):

К = 2(ln + ) (9)

При осадке заготовок круглых в плане (рис.7, е):

К=(1+ ) (10)

Усилие пресса выбирается по наибольшему усилию из рассматриваемых операций при штамповке в многоручьевом штампе.

Для оценки массы падающих частей молота простого действия М можно использовать приближенную зависимость между М_м и массой поковки М_п (табл. 3).

Таблица 3

Особенности оборудования

Молот – динамическая нагрузка; штамп имеет одну плоскость разъема; штампы чаще открытые, чем закрытые; деформация поперечная и смешанная, реже продольная.

КГШП – статическая нагрузка; штамп имеет одну плоскость разъёма; штампы закрытого и открытого типа; деформация продольная (штамповка истечением) и смешанная.

ГКМ – статическая нагрузка, штампы с двумя поверхностями разъема, чаще закрытого типа, деформация смешанная (высадка) и продольная. Позволяет получать сложные поковки из-за наличия двух поверхностей разъема штампа.

Виды нагрева.

Нагрев, как уже отмечалось, необходим для уменьшения и увеличения пластичности ε. Основные виды нагрева: пламенный и электронагрев (электроконтактный или индукционный). Пламенный нагрев в газовых печах является наиболее универсальным в отношении массы и формы заготовок. Электронагрев чаще всего применяется для заготовок небольшого размера <250 мм, но имеет большие преимущества перед пламенным, главные из которых – большая скорость разогрева, малое окисление поверхности прутка, компактность и возможность встраивания в автоматическую линию штамповки.

Таблица 4

Рис.8. Молотовые поковки 1-й группы, штампуемые перпендикулярно оси:

а, б – поковки с удлиненной осью (шатуны, рычаги, валики); в, г – поковки с изогнутой осью (коленчатый вал, балка передней оси); д,е – поковки с развилкой и отростками

Поковки второй группы штампуются в открытых и, реже, в закрытых штампах, имеющих площадки для осадки, формовочный, прошивной и окончательный чистовой ручьи.

Плоскость разъёма для поковок 1-ой группы выбирается по принципу минимальной глубины ручья. С этой целью плоскость разъёма иногда выбирается по ломаной линии.

Для контроля за смещением штампов линию разъёма в поковках 2-ой группы рекомендуется проводить по вертикальной стенке.

Наиболее трудно заполняемые участки контура рекомендуется располагать в верхнем штампе, ручей которого лучше заполняется в силу инерционного эффекта, а также из-за подстывания заготовки в нижнем штампе.

В каждом ручья, кроме отрубного ножа, по поковке наносится один или более ударов бабы молота. При ударе окалина осыпается и удаляется струей сжатого воздуха.

Рис.9. Молотовые поковки 2-й группы, штампуемые осадкой в торец:

а, б – поковки круглые и квадратные в плане (кольца, втулки, шестерни);

в – поковки типа крестовин; г – поковки типа стержня небольшой длины

с фланцем

Поковки, штампуемые на КГШП (прессовые поковки).

Особенностью штамповки прессовых поковок является штамповка «в торец» с продольной или смешанной деформацией (рис. 10).

Это поковки круглые в плане или близкие к ним (рис. 10, а, б). Для их штамповки необходимы площадка для осадки, формовочный и окончательные штамповочные ручьи. Штампы открытые или закрытые.

Поковки типа стержни с утолщением (рис. 10, г, д) требуют такие переходы, как осадка, прямое или комбинированное выдавливание, чистовое оформление головки. Штампы закрытые или открытые.

Поковки с полостями глухими и сквозными (рис. 10, е, ж) требуют возможные переходы: осадка, выдавливание, прошивка, выдавливания поковки со сквозной полостью (рис.10, е) или высадка конца полой заготовки (рис.10, ж).

Случай рис.10, в требует выдавливания за два перехода – это типичная продольная деформация. Прессовые поковки этого типа предпочтительнее штамповать в закрытых штампах, имеющих выталкиватель. При наличии выталкивателя имеет место экономия в расходе металла не только за счёт отсутствия облоя, но и за счёт уменьшения уклонов до 4–5° вместо 8°.