Практические / Практические работы по ТКМ

Практическое занятие №1

Свободная ковка. Операция осадка

Свободная ковка – это один из видов обработки металлов давлением, в которой самый распространённой операцией пластического деформирования является осадка. Осадка – это кузнечная операция, при выполнении которой размеры поперечного сечения заготовки увеличиваются за счёт уменьшения её высоты.

Получаемая продукция называется поковкой.

Осадку применяют, когда необходимо:

–получить поковку с сечением, большим, чем сечение заготовки;

–уменьшить анизотропию механических свойств и улучшить эти свойства в осевом и поперечном направлениях поковки;

–более равномерно распределить и измельчить карбиды в сталях карбидного класса;

–выровнять торцевые поверхности и увеличить поперечное сечение перед прошивкой.

Цель и задачи занятия

1)дать студенту общие представления о методах выбора размеров заготовки

для будущей поковки;

3)подобрать по найденному усилию гидравлический ковочный пресс и по найденной энергии удара подобрать ковочный молот с необходимым

весом падающих частей.

Студенту выдаётся задание в виде варианта (Таблица 5), где указываются:

диаметр поковки – D1;

высота поковки – Н1;

материал – марка стали;

способ укладки заготовки на поду нагревательной печи.

1

Методика расчёта

1)Определение размеров заготовки

Всоответствии с законом постоянства объёма при ОМД объём поковки равен объёму заготовки (в нашем расчёте допускаем – без учёта угара при нагреве и усадки)

Vпок = Vзаг.

Объём поковки определяется по формуле

∙

Vпок= ∙ .

При выборе высоты заготовки нужно пользоваться следующим правилом.

Высота заготовки должна быть не более 2,5 диаметров заготовки (обычно принимают Н = 2·D, так как при осадке возможен продольный изгиб

(искривление) (рис. 1).

Рис. 1. Схема осадки.

Р – деформирующее усилие; Т – контактные силы трения.

Объём заготовки определяют по формуле Vзаг= ∙ ∙ ,

где D – диаметр заготовки; Н – высота заготовки.

Последнюю цифру размера диаметра и высоты заготовки округляют либо до нуля, либо до пяти.

2) Определение времени нагрева заготовки Ориентировочно общее время нагрева стальной заготовки от температуры 200 С

до 12000 С определяется по формуле Н.Н. Доброхотова

Т = α·k·D· D ,

2

где Т – время нагрева заготовки (ч);

α – коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок круглого или квадратного сечения на поду печи (см. рис. 2);

k – коэффициент, учитывающий содержание углерода или легирующих элементов в стали, для малоуглеродистых сталей – k = 10,

для легированных сталей – k = 15;

D – диаметр или сторона квадрата в метрах.

Рис. 2. Расположение заготовок на поду печи

3) Выбор оборудования

Обычно для свободной ковки применяют ковочные пневматические молоты,

ковочные паровоздушные молоты и ковочные гидравлические прессы.

Таблица 1

Основные параметры ковочных паровоздушных молотов двойного действия

Основные параметры ковочных гидравлических прессов

четырёхколонного типа

3.1. Выбор пресса Мощность пресса характеризуется величиной усилия. Необходимое усилие

пресса при осадке определяется по формуле

Р = р·F, н,

где F – площадь поперечного сечения поковки, мм2,

3

р – удельное усилие, Н/мм2, определяется по формуле

р = σS·ω·ψ·m,

где σS – предел текучести, за который при горячей деформации может быть принят предел прочности σВ при температуре 800-9000 С. Обычно принимают σS

= 40 ÷ 60 Н/мм2;

ω – скоростной коэффициент, равный при ковке на прессах 1,2-1,6;

ψ – объёмный коэффициент, равный для мелких поковок – 1, для средних – 0,5 и

крупных – 0,4;

m – коэффициент, учитывающий условия контакта трения; для поковок с размером D1/Н1>2 определяется по формуле

где D и Н – размеры заготовки.

После определения усилия, необходимого для осадки, по таблице 3 выбирается пресс.

3.2. Выбор молота Мощность молота характеризуется массой падающих частей и энергией удара.

Энергия удара (Еу) определяется по формуле

А

Еу = ,

где А – работа деформации за последний удар, кДж;

η – коэффициент полезного действия, равный примерно 0,8.

Работа деформации (А) определяется по формуле

А = р·V·ε·10-3, Дж,

где р – удельное усилие в конечный момент ковки и определяется по формуле

р= σS·ω·ψ·m,

ωпринимается равным 4, остальные данные выбираются как для ковки на прессах;

V – объём заготовки в мм3;

4

ε – степень деформации при последнем ударе. Обычно принимают ε = 0,02-0,06.

Далее по таблицам 1 и 2 в соответствии с рассчитанной энергией удара выбираем молот с необходимой массой падающих частей. Полученные данные свести в таблицу 4.

Таблица 4

4)Расчёт производится вручную, а также с использованием программ на компьютере.

5

Пояснения к таблице 5

Для выбора объёмного коэффициента (ψ):

Варианты 1-9 → мелкие поковки.

Варианты 10-19 → средние поковки.

Варианты 20-25 → крупные поковки.

Для выбора предела текучести (σS):

Варианты 1-12 → σS = 60 Н/мм2.

Варианты 13-18 → σS = 40 Н/мм2.

Варианты 19-25 → σS = 50 Н/мм2.

Библиографический список

1.Семёнов Е.И. Технология и оборудование ковки и горячей штамповки. М.:

Машиностроение, 1999.

2.Ковка и штамповка : Справочник / под редакцией Е.И. Семёнова. М.:

Машиностроение, Т. 2., 1986.

6

Практическое занятие №2

Обработка резанием. Операция точение

Обработка металлов резанием – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров и шероховатости поверхностей детали. Для срезания с заготовки слоя металла необходимо режущему инструменту и заготовке сообщить относительные движения: главное движение и движение подачи. Скорость главного движения обозначают v, величину подачи – S.

На универсальных токарных станках производятся весьма разнообразные работы, основными из которых являются:

–обтачивание и растачивание цилиндрических и конических поверхностей;

–обработка торцовых и фасонных поверхностей;

–нарезание резьбы;

–сверление и развёртывание отверстий др.

Цель и задачи занятия

Практическое занятие предусматривает дать общие представления

–о способе выбора режима обработки заготовки резанием;

–об определении мощности электродвигателя оборудования;

–о расчёте машинного времени для обработки поверхности при работе на универсальном токарном станке.

Студенту дается вариант обрабатываемой поверхности (см. таблицу 9) с

необходимыми данными, по которым он должен определить все основные параметры и записать результаты в таблицу 8.

7

Обтачивание внешних цилиндрических поверхностей

Рис. 1. Схема обработки:

D – диаметр заготовки, мм; d – диаметр детали после обтачивания, мм; t – глубина резания, мм; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l1 – длина врезания резца, мм; Sпр – подача резца, мм/об.;

φ– главный угол в плане;

1– заготовка; 2 – патрон для крепления заготовки;

3 – резец, закреплённый в резцедержателе

Определение элементов режима резания

Глубина резания

Взависимости от общего припуска на обработку, чистоты и точности обработки поверхности глубина резания определяется по формуле

Выбор подачи В зависимости от глубины резания и диаметра обрабатываемой поверхности

выбор подачи резца на один оборот детали S, мм/об, производится по таблице 1.

Таблица 1

8

где CV, x, y – коэффициенты, зависящие от условий работы и группы металла. В

конкретном случае CV = 141, x = 0,18, y = 0,35;

КV – коэффициент, характеризующий конкретные условия работы, который в зависимости от основных факторов, влияющих на изменение скорости резания может быть выражен следующим образом

9

Определение усилия резания Усилие резания определяется по формуле

где CP, х1, y1 – коэффициенты, зависящие от условий работы ми группы металла.

В конкретном случае CP = 190, х = 1,00, y = 0,75;

KP – коэффициент, характеризующий конкретные условия, которые в зависимости от основных факторов влияют на условия работы, определяется по формуле

Определение мощности электродвигателя

Мощность электродвигателя определяется по формуле

10