4. Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Задание.

3.Эскиз детали.

4.Эскиз поковки.

5.Расчет поковки и заготовки.

6.Перечень операций ковки заданной детали.

7.Перечень инструмента к каждой технологической операции.

5. Контрольные вопросы

1.Какие способы обработки давлением существуют в технике?

2.В каких случаях используется свободная ковка?

3.Что такое осадка металла при ковке?

4.Что такое прошивка при ковке?

5.Какие движения заготовки осуществляются при вытяжке?

6.Для чего назначаются припуски при проектировании поковки?

47

ДОМАШНЕЕ ЗАДАН ИЕ № 2

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА К ОВКИ, ШТАМПОВКИ .

Методические указания к выполнению домашнего задания 2

Задание на контрольную работу состоит из двух разделов. В первом предусмотрены вопросы по темам: «Физические основы обработки металлов давлением», «Нагрев металлов перед обработкой давлением», «Прокатка», «Волочение», «Прессование», во втором - предлагается разработать технологический процесс изготовления изделия методом ковки, горячей объемной или листовой штамповки. Выполнять задания следует после изучения методических указаний и проработки соответствующего материала по рекомендуемой литературе. Порядок выполнения работы указан в задании.

При рассмотрении видов обработки давлением обратите внимания на используемые заготовки, температурные условия их деформирования, инструмент, которым производится формоизменение, применяемое оборудование и характер его воздействия на заготовку. Изучая способы нагрева заготовок при обработке давлением, необходимо знать: цель нагрева; явления, сопровождающие нагрев, и предъявляемые к нему требования; выбор температурного интервала горячей обработки давлением; основные типы нагревательных устройств и особенности нагрева в них заготовок.

В начале технологической части в соответствии с вариантом задания приведите чертеж детали. Следует учесть, что на рисунках графической части задания изображены детали, полученные после механической обработки поковок, чертежи которых разрабатываются студентами в процессе выполнения задания.

Чертежи поковок составляются по чертежу детали с использованием учебной и справочной литературы на основе ГОСТ 7829-70 при ковке на молотах или ГОСТ 7505-74 при получении штампованных поковок. При этом определяются припуски на обработку, допуски на размеры и при необходимости упрощения формы поковки напуски.

При разработке процесса ковки необходимо пользоваться методическими разработками из лабораторной работы № 3

При разработке процесса горячей объемной штамповки учитывают способ штамповки и вид оборудования. Возможности формоизменения заготовки, переходы штамповки и их число определяются положением заготовки в штампе. Так, поперек оси (плашмя) штампуют вытянутые поковки типа валов;

48

штамповкой вдоль оси заготовки (в торец) получают поковки, поперечные размеры которых превышают высоту. Вдоль оси производят штамповку выдавливанием.

Определив положение заготовки в штампе, выбирают плоскость разъема штампа. При этом исходят из следующего: поковка должна легко извлекаться из штампа, для удобства обнаружения сдвига одной части штампа относительно другой плоскость разъема должна пересекать вертикальные поверхности поковки; ребра, выступы, бобышки, труднозаполнимые участки при штамповке располагают в верхней части штампа.

Принять, что поковка имеет нормальную точность (второй класс точности), вторую степень сложности, группу стали для рассматриваемых вариантов. Шероховатость поверхности указана на чертеже детали. При плазменном нагреве для рассматриваемых вариантов припуск увеличивают на 0,8 мм. Как и при ковке, напуск упрощает форму поковки, если изготовление ее в соответствии с контуром детали невозможно или затруднено. К напускам относят штамповочные уклоны, внутренние радиусы закруглений и перемычки отверстий. Уклоны служат для облегчения выема поковки из ручьев штампа и при штамповке на молотах и кривошипных прессах их назначают на все поверхности, параллельные движению инструмента. При изготовлении поковок на горизонтально-ковочных машинах, когда имеются две плоскости разъема, штамповочные уклоны назначают на поверхности, расположенные перпендикулярно движению главного ползуна; на поверхности выступов, впадин, расположенных параллельно движению ползуна; на поверхности глухих и сквозных отверстий, выполняемые пуансонами.

Для выполнения эскиза поковки необходимо назначить величину припусков, на механическую обработку, технологические напуски и штамповочные уклоны. Припуски для горячей штамповки (ГОСТ 7505—74) выбирают в зависимости от массы поковки, ее размеров с учетом шероховатости обрабатываемых поверхностей по табл. 3.

49

Таблица 3 Припуски на сторону поковок, изготовляемых горячей объемной

штамповкой из черных металлов

Напуск назначают в тех местах, которые невыполнимы при данном способе обработки. Например, отверстия диаметром до 30 мм при штамповке невыполнимы.

Штамповочные уклоны принимают 5—7° для наружных и 7—10° для внутренних поверхностей. Поковка может быть изготовлена с отклонениями от номинальных размеров в пределах допуска (ГОСТ 7505—74), величину которого принимают по табл. 4.

50

Таблица 4 Допуски на штамповочные поковки нормальной точности

(ГОСТ 7505—74)

Допуски на внутренние поверхности принимают с обратными знаками. Эскиз поковки вычерчивают с учетом припусков и штамповочных уклонов, затем определяют ее массу. Эскиз облойной канавки вычерчивают после определения ее размеров.

Объем заготовки определяют как при ковке. В общем случае технологические отходы включают угар, заусенец, перемычки отверстий, клещевину. При штамповке плашмя длина заготовки равна длине поковки. При штамповке в торец, во избежание искривления заготовки, отношение ее длины к диаметру должно быть меньше 1,5 ...

2,8. Для удобства отрезки заготовки его принимают равным 2,8. Высота перемычки мостика облойной канавки h3, мм,

приближенно определяется по формулам:

а) для поковки произвольной формы в плане

/2.7/

51

где Fn — площадь проекции поковки на плоскость разъема

штампа, мм2 ;

б) для поковки квадратной в плане

где An — сторона поковки в плоскости разъема штампа, мм;

в) для поковки круглой в плане

где Dn — диаметр поковки в плоскости разъема штампа, мм. Остальные размеры и площадь сечения облойной канавки S3 определяются по величине h3 (рис. 2-4, табл. 5).

S — толщина реза в мм; S = 1,5 h3,

(1,5 — коэффициент, учитывающий срез по телу и недоштамповку);

h3 — высота перемычки мостика в мм;

sср — предел прочности при срезе; sср = 0,8· σв

Облойная канавка заполняется металлом на 60—80%. Массу облоя можно приближенно оценить по формуле

52

где S3 — площадь поперечного сечения канавки (табл. 5); П0— периметр по центру облойной канавки в плоскости

разъема штампа; γ — плотность стали (7,8 г/см3).

Рис.2-4. Сечение облойной канавки.

Выбор температуры начала и конца штамповки осуществляется по диаграмме состояния железо — углерод. Для сталей температура начала обработки ниже линии солидуса на 150—200°С, конца обработки — выше линии РSК на 75°С. Так сталь, содержащая 0,4— 1,0% углерода, находится в однофазном состоянии (аустенит). Углеродистая сталь с меньшим содержанием углерода заканчивают обрабатывать при наличии двух фаз: аустенита и феррита.

Величину угара Gугара определяют после выбора нагревательного устройства. Ориентировочно угар металла (в % от веса поковки) можно принять: при обычном нагреве в пламенных печах — 2—3%; при скоростном, нагреве в пламенных печах — 1— 1,5%; при безокислительном нагреве в пламенных печах — 0,25— 0,3%; при электронагреве — 0,2—0,5%.

Общий вес заготовки

Заготовкой при горячей штамповке, как правило, служит горячекатаный прокат круглого или квадратного сечения. Для

53

поковок, изготовляемых осадкой исходной заготовки в торец, диаметр D или сторону квадрата А определяют по следующим формулам:

/2.13/

/2-14/

где m—коэффициент, обозначающий отношение 1/D или 1/А, принимают 1,5—2,5.

Если применяется метод вытяжки заготовки, то поперечное сечение заготовки принимают равным максимальному сечению поковки, но с учетом стандартных размеров проката.

Длины цилиндрической и квадратной заготовок определяются:

В заключение нужно выполнить эскиз чистового ручья штампа и оценить массу падающих частей штамповочного молота по формуле

где а — коэффициент, равен 8 кгс/см2;

F— площадь проекции поверхности поковки на плоскость разъема штампа, включая площадь мостика канавки, см2.

Разработку процесса холодной листовой штамповки следует начинать с назначения необходимых для изготовления деталей операций и установления вида исходной заготовки. При выборе заготовки учитывают размеры изделия и возможность автоматизации процесса штамповки. Для деталей, используемых в заданиях на контрольные работы, рекомендуется применять ленту по ГОСТ 50381. Раскрой исходной заготовки выполняют из условия минимального расхода материала. При вырубке назначают перемычки от края заготовки и между вырубаемыми изделиями. Перемычку определяют в зависимости от размеров изделия, сложности формы и толщины материала. Затем находят минимальную расчетную ширину заготовки

Врасч = D + 2а, (рис. 2-5), которую округляют до ближайшего большего стандартного значения по справочной литературе.

Коэффициент использования материала при штамповке из ленты рассчитывают по формуле

54

где F - площадь изделия, А - шаг подачи ленты, В - стандартная ширина ленты.

Рис. 2-5. Раскрой заготовки.

При вытяжке асимметричных изделий вначале определяют диаметр вырубаемой заготовки. Он находится из равенства площадей боковой поверхности заготовки и изделия (рис. 2-6). Затем определяют коэффициент вытяжки; полученное значение сравнивают с предельно допустимым; делают вывод о возможности вытяжки за один переход.

При отбортовке вначале определяют диаметр отверстия под отбортовку, коэффициент отбортовки; сравнивают с допустимым и устанавливают возможность проведения операции без разрушения заготовки.

При гибке длину заготовки находят как сумму длин прямых и изогнутых участков. Развертка изогнутых участков по средней линии из-за имеющего место удлинения заготовки дает завышение размеров. Поэтому развертку выполняют по радиусу так называемого нейтрального слоя, длина которого после гибки равна исходному значению. Нейтральный слой смещен от срединного к внутренней поверхности заготовки. Для определения его радиуса следует воспользоваться справочной литературой. Для гибки также устанавливают минимально допустимый радиус гибки и делают вывод о возможности деформирования заготовки без нарушения целостности.

Схемы штампов и прессов имеются в учебной и справочной литературе [1,2, 3]. Выбранная конструкция штампа должна по

55

возможности обеспечивать выполнение всех необходимых для изготовления детали операций. На схеме оборудования указывают место крепления инструмента.

Р Рис.2-6.

56