3. Расчет заготовки

При изготовлении поковки свободной ковкой из проката масса исходной заготовки определяется по зависимости

m_з= m_п+ m_у+ m_о+m_в кг,

где m_п – масса поковки;

m_у – потери металла на угар;

m_о – масса отхода металла на обрубку;

m_в – масса отхода металла на выдру.

Масса поковки m_п определяется по ее эскизу методом разбивки поковки на участки простой геометрической формы, суммирования ее отдельных объемов и умножением на плотность металла

m_п=(V_п·ρ)/1000 кг,

где V_п – суммарный объем поковки, мм³;

ρ – плотность металла, для стали ρ=7,8 10^-6 кг/ мм³.

V=Пd ^2·L; V_п= V_I+V_II

d_I=32.5 мм; L_I=32.5 мм.

V_I=3.14· 32.5^2·32.5=107790.3 мм³;

d_II=19,5 мм; L_II=134.5 мм.

V_II=3.14·19.5^2·134.5=160590.4 мм³;

V_п=107790.3+160590.4=268380.7 мм³.

m_п =(268380.7 ·7.8 10^-6)/1000=2.1 кг.

Потери металла на угар m_у составляют 2-3% от массы поковки за первый нагрев и 1,5-2% за каждый подогрев заготовки.

m_у= m_у¹+ m_у²

m_у¹= m_п·0.02=2.1·0.03=0,06 кг;

m_у²= m_п·0.02=2.1·0.02=0,04 кг;

m_у=0,06+0,04=0.1 кг.

Массу отхода металла на обрубку m_о в зависимости от профиля заготовки можно определить по формулам

m_о.кр.=L_кр·F_кр·ρ=(0.35D+13)·F_кр·ρ;

m_о.кв.=L_кв·F_кв·ρ=(0.25А+15)·F_кв·ρ;

где m_о.кр, m_о.кв – масса на обрубку соответственно круглого или квадратного конца поковки;

L_кр, L_кв – длина обрубаемого конца круглой или квадратной поковки;

ρ – плотность металла поковки;

D – диаметр обрубаемого конца круглой поковки;

А – сторона обрубаемого конца квадратной поковки;

F_кв, F_кр – площадь поперечного сечения обрубаемого конца заготовки.

F_кв=а²

а_I=32.5 мм;

I) F_кр=32.5²=1056 мм²;

а_II=19,5 мм;

IV) F_кр=19.5 ²=380.2 мм²;

I) m_о.кв=(0.25·32.5+13) ·1056·7.8 10^-6 =0,107 кг;

II) m_о.кв.=(0.25·19,3+15) ·380,2·7.8 10^-6 =0,044 кг.

Масса выдры m_в при прошивке сплошным прошивнем с подкладным кольцом

m_в=0,75·(πd²/4)·h’·ρ

где d – диаметр выдры;

h’ – высота выдры, h’=(0.75…1)·h_о – высота заготовки;

ρ – плотность металла.

m_{в 1}=0,75·(3,14·15,6²/4)·32.5·7,8 10^-6 =0.145 кг

m_{в 2}=0,75·(3,14·16.9²/4)·19.5·7,8 10^-6 =0,102 кг

m_в = m_{в 1} + m_{в 2}=0,145+0,102=0,247 кг

m_з=2.1+0.1+0.151+0.247=2.95

При выборе площади поперечного сечения исходной заготовки необходимо учитывать степень уковки

Y=F_з/F_п

где F_з - площадь поперечного сечения заготовки;

F_п – наибольшая площадь поперечного сечения поковки.

F_п= а²

F_п=32.5²=1056 мм²;

F_з=(1.3…1.5)·F_п;

F_з=1.4·1056=1478 мм²;

Y=1478/1056=1.4

Степень уковки для заготовок из проката берется равной 1.3-1.5.

Определяем диаметр заготовки

D_з=√(4·F_з)/π

D_з=√(4·1478)/3.14=43 мм.

Длина заготовки определяется по зависимости

L=V_з/F_з

где V_з – объем заготовки;

F_з – принятая площадь поперечного сечения заготовки.

Следует учитывать, что для поковок, изготавливаемых осадкой, во избежание изгиба длина заготовки должна быть не больше 1.5-2.5 ее диаметра.

V_з= m_з/ρ

V_з=2.95/7.8 10^-6 =371794 мм³;

L=371794 /1478=251 мм.