Разработка технологического процесса

ПОЛУЧЕНИЯ ПОКОВКИ В ОТКРЫТОМ ШТАМПЕ

(самостоятельно)

Цель работы: в соответствии с эскизом заданной детали разработать технологию процесса горячей штамповки для получения поковки в штампе открытого типа.

 

Порядок выполнения работы

1. Вычертить эскиз детали.

2. Разработать и вычертить эскиз поковки с напусками, припусками, допусками по ГОСТ 7505.

3. Вычертить эскиз облойной канавки штампа.

4. Выбрать оптимальный метод нагрева заготовки (начало и конец обработки давлением).

5. Определить массу и размеры поковки и заготовки.

6. Привести эскиз окончательного (чистового) ручья штампа.

7. Определить необходимую массу падающих частей штамповочного молота для получения поковки.

8. Выбрать модель молота.

9. Определить усилие обрезного пресса для удаления заусенца с поковки.

10. Выбрать модель пресса.

 

Термины и пояснения

1. Поковка стальная штампованная – изделие, изготовленное горячей объемной штамповкой в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 8479.

2. Масса поковки – весовой параметр поковки исходя из ее формы и плотности стали.

3. Номинальный линейный размер поковки – геометрический параметр, измеряемый в единицах длины и определяемый исходя из номинального линейного размера детали, установленного припуска и кузнечного напуска.

4. Напуск – некоторый объем металла на кованной или штампованной заготовке, предусматриваемый для облегчения (упрощения) изготовления изделия.

5. Припуск – толщина слоя материала, удаляемого с поверхности заготовки в процессе ее обработки резанием (снятием стружки). Припуски распространяются на обрабатываемые поверхности поковки.

6. Допуск (поле допуска) размера поковки – абсолютная величина разности между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Допуски распространяются на все номинальные размеры поковки.

7. Масса поковки расчетная – установленная величина, используемая при назначении припусков и допусков.

8. Исходный индекс (от 1 до 23) – условный показатель, учитывающий в обобщенном виде сумму конструктивных характеристик (класс точности Т, группу стали М, степень сложности С, конфигурацию поверхности разъема) и массу поковки.

 

Пример решения задачи

Технологический процесс получения поковки для конкретной детали состоит из следующих операций.

1. Составляют эскиз поковки по эскизу детали (назначают припуски на обрабатываемые поверхности, напуски и штамповочные уклоны). Припуски для горячей штамповки выбирают в зависимости от массы поковки, ее размеров, с учетом шероховатости обрабатываемых поверхностей. Напуск назначают на тех местах, которые невыполнимы данным способом. Отверстия диаметром до 30 мм при штамповке невыполнимы. Штамповочные уклоны принимают 5–7° для наружных и 7–10° для внутренних поверхностей. Допуски на внутренние поверхности принимают с обратным знаком. Вычерчивают эскиз поковки и облойной канавки для штампа открытого типа.

2. Выбирают заготовку стандартного размера с учетом возможности размещения ее в полости нижней части штампа.

3. Разрезают заготовку на ножницах.

4. Нагревают заготовки в печи.

5. Производят осадку заготовки, а также черновую и чистовую штамповки на молоте.

6. Извлекают поковку из штампа и охлаждают.

7. Обрезают облой на механическом прессе.

8. Контроль ОТК.

 

Задание. Требуется разработать технологический процесс горячей штамповки детали (ступица) из стали 40 (ГОСТ 1050), масса 6,4 кг, σ_в = 58 кгс/мм².

 

 

Рисунок 1 – Эскиз детали

 

Деталь – тело вращения, имеет внутреннее сквозное отверстие. Степень сложности С2. Степень сложности определяют путем вычисления отношения массы (объема) G_п поковки к массе (объему) G_ф геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки (ГОСТ 7505).

Пользуясь ГОСТ и методическими указаниями, назначить припуски, напуски, допуски и проставить их на эскизе поковки (таблицы 1 и 2 приложения).

 

 

Рисунок 2 – Эскиз поковки с припусками и напусками

 

При изготовлении поковки штампованием внутреннее отверстие выполнить нельзя. Приближенно объем поковки без учета облойной канавки с припуском на обработку составляет при расчете по двум цилиндрическим частям V₁ и V₂ (см. рисунок 2):

 

V _пок = V₁ + V₂ ; V₁ = 0,78∙ (D² – d²) ∙l см³; V₂ = 0,78∙d²∙l, см³;

V₁ = 0,78∙ (19,7² – 8,7²) ∙3 =730 см³; V₂ = 0,78∙8,7²∙7 = 415 см³;

V_пок = 1144,5 см³ .

 

Масса поковки:

 

G_пок = V_покΥ /1000 = 1144,5∙7,8/1000 = 8,9 кг.

 

Линию разъема штампа принимают по средней плоскости диска наибольшего диаметра (см. рисунок 2).

Определяют размеры облойной канавки для штампа открытого типа.

Высоту перемычки мостика облойной канавки (мм) приближенно определяют расчетом по следующим формулам.

Для поковки произвольной формы в плане:

 

h_з = 0,015 ,

 

где F_n – площадь проекции поковки на плоскость разъема штампа, мм².

Для поковки квадратной в плане:

 

h_з = 0,015 А_п,

 

где А_п – сторона поковки в плоскости разъема штампа, мм.

Для поковки круглой в плане:

 

h_з = 0,0133D_п,

 

где D_п – диаметр поковки в плоскости разъема штампа, мм.

Остальные размеры (h₁, R, b_з, b₁) и площадь сечения облойной канавки S_з определяют по величине h_з (таблица 3 приложения).

Высота перемычки мостика облойной канавки для детали:

 

h_з = 0,0133D = 0,0133∙200 = 2,66 мм.

 

По данным (см. таблицу 3 приложения) округляют h_з до 3 мм и соответственно находят h₁ = 5 мм; R = 1,5 мм; b₃ = 10 мм; b₁ = 28 мм и S₁ = 201 мм². По этим данным выполняют эскиз облойной канавки.

 

 

Рисунок 3 – Эскиз облойной канавки

 

Массу облоя принять равной 12 % от массы поковки:

 

G_обл = 0,12∙8,9 =1,06 кг.

 

Масса поковки с облоем:

 

G_пок = 8,9 +1,06 = 9,94 кг.

 

Интервал температур горячей обработки давлением установить по диаграмме состояния сплава, для стали 40 он равняется 800÷1250 °С.

Величину угара G_уг определяют после выбора нагревательного устройства. Угар принять равным 3 % с учетом нагрева в пламенной печи:

 

G_уг = 0,3∙9,94 = 0,3 кг.

 

Масса заготовки составит

 

G_заг = 9,94 + 0,3 = 10,24 кг.

 

Для изготовления поковки выбрать прокат круглого сечения по сортаменту (диаметр), разрезать его на мерные части. При применении в процессе штампования метода осаживания отношение длины заготовки к ее диаметру должно быть равно:

 

L _заг / d_заг =1,25…2,5.

 

Затем выполнить эскиз чистового ручья штампа с облойной канавкой.

 

 

Рисунок 4 – Чистовой ручей штампа

 

Масса падающих частей штамповочного молота (приближенно) составит:

 

G = α∙F = 8∙0,78∙22² = 3020 кг,

 

где α – удельная масса падающих частей, принимаемая для молотов двойного действия и соответствующих марок штампуемых железоуглеродистых сплавов, равной 8 кг/см²;

F – площадь проекции поверхности поковки на плоскость разъема штампа, включая площадь мостика канавки,

 

G = 8∙0,78∙22² = 3020 кг.

 

Такое усилие может обеспечить штамповочный молот М213 с массой падающих частей 3150 кг (таблица 4 приложения).

Усилие обрезного пресса в кгс для срезания заусенца определяют по формуле:

 

Р ≥ 1,4∙П∙S∙σ_в,

 

где П – периметр реза, мм;

S – толщина реза, мм, S =1,5h_з (1,5 – коэффициент, учитывающий срез по телу и недоштамповку);

h_з – высота перемычки мостика, мм;

σ_в – предел прочности при растяжении, кгс/мм².

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)