Коза по ріжучому / …†ˆŠ / Новая папка (2) / 02 / штамп моя

1 Встановлення серійності виробництва

Тип серійності виробництва на першому етапі проектування може бути визначений згідно рекомендацій згідно даних:

Кількість оброблюваних деталей N = 50000 шт.

Маса деталі m = 1,415 кг.

Згідно з наведеною табл. 1,[1], заданою річною програмою випуску деталей, масою деталей, встановлюємо, що тип виробництва – масове.

2 Вибір методів, можливих способів виготовлення заготовки, їх порівняльний аналіз. Визначення 2-х альтернативних варіантів виготовлення заготовки.

Таблиця 1 – Гаряча штамповка (Кількісний аналіз)

Спосіб лиття	Гаряча штамповка	Штамповка на механічних пресах	Ковка	Штамповка видавлюванням
Тип виробництва	С, рідше М	С, М	С, О	С
Матеріал поковки	Сталі	Сталі	Сталі	Малопластичні сталі
Маса поковок	0,1…2000	0,1…1000	0,5…250000	0,25…80
Припуски на сторону	0,75…4,25	0,5…3,0	По перетину 2....40, По довжині 8....70.	0,5…1,5
Штампувальні нахили	7…10	3…7	-	0,5…4,0
Досягнута точність	15…17	13…17	16…17	13…17
Шорсткість поверхні	320…40	160…20	320…40	160…20
Орієнтовані розміри партії	2500…3000	2500…3000	50.....200	700…2000
Відносна собівартість	100%	86…100%	130.....220	11…115
Технологічні особливості	Заготовки досить складної форми без виступів	Заготовки досить складної форми без виступів	Найбільш прості конструктивні форми	Заготовки з тонкими стінками.
Область застосування	Важелі, чашки, ступиці.	Кільця, гайки, корпуса, кришки	Вали, диски, колеса	Болти, стержні, фланці

Для нашого випадку (сталь 45, масове) краще приймати гарячу штамповку і штамповку на механічних пресах.

Якісний аналіз.

а)Об’ємне гаряче штампування.

У процессі об’ємного штампування відбувається вимушений перерозподіл металу в штампі молота, преса чи машини. Гаряче об’ємне штампування звичайно застосовують у дрібносерійному, серійному та масовому виробництві для виготовлення кованок масою не більше 100 кг (для важкого машинобудування 400 кг і більше). Об’ємне штампування ефективне у для виготовлення кованок із мало пластичних у холодному стані сталей та стовпів, особливо з тих матеріалів, що погано обробляються іншими способами.

Перевагами штампування з вільним куванням є більша точність форми, розмірів і якість поверхні, можливість виготовлення складних за формою кованок та вищі коефіцієнти використання матеріалу, ліпша придатність до механізації.

Недоліками об’ємного штампування є складність і висока вартість технологічного спорядження, потреба в устаткуванні великої потужності, наявність облою, задирок тощо.

б) Вільне кування.

Вільне кування полягає у деформуванні нагрітої заготовки між бойками молота або преса за допомогою універсального інструменту.

Залежно від застосовування устаткування розрізняють кування машинне, що виконується молотом або пресом та ручне.

Переваги виготовлення заготовок вільним куванням – висока якість металу, універсальність устаткування та інструменту, можливість виготовлення заготовок значних розмірів і мас на малопотужному устаткуванні.

До недоліків технологічного процесу вільного кування заготовок належать порівняльно низька продуктивність праці, велика трудомісткість, невисока точність форми та розмірів заготовок, підвищені витрати металу на напуски, вигоряння, уковування, збільшені припуски на механічне оброблення, потреба у високій кваліфікації робітників, тяжкі умови праці, труднощі з механізацією та автоматизацією виробництва.

В свою чергу об’ємне гаряче штампування виконується на різних установках, які описуються нижче.

в) Штампування кованок на молотах.

Штампування кованок виконують за допомогою підкладних і стаціонарно закріплених до бойків молота штампів за 3-5 ударів. Для штампування кованок використовують такі молоти: пневматичні, паровітряні, фрикційні, гвинтові, гідравлічні, безшаботні, з рухомою нижньою бабою тощо. Маса падаючих частин штампувальних молотів звичайно в 500-1000 разів більша від маси кованки та визначається залежно від потрібної потужності.

Штампування на молотах дає змогу регулювати енергію ударів та їх частоту, деформування кованки в кожному окремому рівчаку за один чи декілька ударів та забезпечує (порівняно із штампуванням на пресах) ліпші умови заповнення порожнини рівчаків штампів, що пояснюється великою швидкістю деформування.

Недоліками штампування на молотах є малий коефіцієнт корисної дії, низька продуктивність праці, складність механізації та автоматизації виготовлення кованок, швидше зношування штампів, недопустимість використання складання штампів, підвищені витрати металу, порівняно з іншими способами штампування, невисока точність форми та розмірів кованок. Вимагають для їх установлення громіздких молотів.

Штампування малих та середніх кованок економічно невигідне, тому розміщають на одному молоті по декілька штампів.

г) Штампування кованок на КГШП.

Особливістю кінематичної схеми кривошипно-гарячоштампувальних пресів, що забезпечує жорсткий зв'язок між приводом і повзуном, є можливість створення великих зусиль штампування у нижній позиції повзуна від незначного крутного моменту приводу. Ця обставина сприяє процесу штампування, в якому найбільший опір деформуванню металу виникає також у позиції нижчій верхньої половини штампа.

Переваги цього способу – висока точність форм та розмірів кованок, коефіцієнт використання матеріалу, продуктивність праці, коефіцієнт корисної дії основного устаткування, менша вартість кованок, відсутність ударних навантажень, ліпші умови праці, менші навантаження на виробничі будівлі, можливість використання складних штампів замість суцільних, придатність до механізації та автоматизації виробничих процесів.

Використання штовхачів в обох частинах штампів дає змогу зменшити штампувальні нахили, припуски на оброблення різанням.

Штампування на КГШП виконують за один хід у кожному рівчаку.

Недоліками штампування на КГШП є висока вартість пресів, менша, ніж у молотів, швидкість деформування металу, що інколи погіршує умови заповнювання порожнини штампа, небезпека заклинювання та ламання преса у нижній позиції штампа у разі переохолодження металу кованки, потреба точного регулювання, неможливість штампування однієї кованки за кілька робочих ходів.

д) Штампування на гвинтових фрикційних пресах.

За характером роботи гвинтові преси займають проміжне місце між штампувальними молотами та КГШП. Можна виконувати штампування за кілька ударів, як і на молоті. Наявність нижнього виштовхувача збільшує номенклатуру виготовлення кованок. До переваг таких пресів відносять можливість деформування металу у кожному рівчаку штампа кількома ударами. Сумарна деформація металу може бути більша, ніж деформація з використанням КГШП. Порівняно з молотами, фрикційні преси однакової з ним потужності розвивають швидкість удару вдвічі меншу.

З використанням гвинтових пресів, значно поширилося штампування в торець та у відкритих штампах.

До недоліків гвинтових пресів належать їх низька продуктивність, тому вони здебільшого застосовуються у дрібносерійному та серійному виробництві для виготовлення малих та середніх кованок.

е) Штампування на гідравлічних пресах.

Гідравлічні перси відрізняються тихохідністю, практично необмеженою довжиною робочого ходу та значною потужністю.

Особливість гідравлічних пресів є можливість забезпечити стабільне зусилля штампування протягом тривалого відрізка часу незалежно від деформування.

На таких пресах часто використовують складні та багатопуансонні штампи, які з суцільно або з рознімною матрицями.

Недоліки гідравлічних пресів є порівняно низька стійкість штампів, зумовлена довготривалим контактом з гарячим металом кованки, висока собівартість установки.

ж) Штампування кованок на горизонтально-кувальних машинах.

Особливістю ГКМ є використання в їх конструкціях кривошипно-шатунних механізмів і наявність двох площин рознімання штампа.

Переваги ГКМ є висока продуктивність устаткування, можливість виготовлення кованок з отворами без перетинок, без штампувальних нахилів, висока придатність до механізації.

Недоліками є обмежена кількість їх форм, здебільшого це тіла обертання та потреба у використанні як вихідних заготовок, а також підвищені витрати матеріалу за рахунок хвостовиків закріплень.

Виходячи із марки поковки (сталь 45) та серійності виробництва (масове), складності деталі, доцільно буде використати такі два типа, як штампування на гаряча штамповка на молотах та штампування на ГКШП.

Вихідні дані	Штамповка на ГКШП
Клас точності	Т4
Марка матеріалу	М2
Ступінь складності	С4
Індекс	14
Конфігурація поверхні роз’єднання штампа	П
	Розрахункові розміри
Припуски Основні	Ø75	Ø60			40					28			10
	2,0	2,0			1,8					1,8			1,8
Додаткові: на згин та відхилення від площини та прямолінійності	0,4
на зміщення по поверхні роз’єднання штампа	-		-			0,3		-			-
	Розміри заготовки
	Ø79,8			Ø55,2			42,5		27,6			9,6
Допуски: Розмірів	2,8			2,8			2,8		2,5			2,2
Зміщення по поверхні роз’єднання штампа	-			-			0,6		-			-
Відхилення по вигнутості, по площинності, і прямолінійності	0,8
Радіусів заокруглень	3,0
Величини залишкового обголю	0,8
На висоту задирки	-
Відхилення від концентричності отворів	1,0

Вихідні дані	Гаряча штамповка на молотах
Клас точності	Т5
Марка матеріалу	М2
Ступінь складності	С4
Індекс	16
Конфігурація поверхні роз’єднання штампа	П
	Розрахункові розміри
Припуски Основні	Ø75	Ø60		40		28		10
	2,5	2,5		1,9		1,9		1,9
Додаткові: на згин та відхилення від площини та прямолінійності	0,5	0,5		0,5		0,5		0,5
на зміщення по поверхні роз’єднання штампа	-	-		0,3		-		-
	Розміри заготовки
	Ø81		Ø54		42,7		27,5		9,5
Допуски: Розмірів	3,6		3,6		3,6		3,2		3,2
Зміщення по поверхні роз’єднання штампа	-		-		0,7		-		-
Відхилення по вигнутості, по площинності, і прямолінійності	1,0
Радіусів заокруглень	3,0
Величини залишкового обголю	0,9
На висоту задирки	-
Відхилення від концентричності отворів	1,5

Обґрунтування вибору вихідних даних:

Клас точності вибирав по табл. 8 ГОСТ 7505-89. Для ГКШП для масового виробництва клас точності = Т4; на молотах Т5

Марку матеріалу вибирав в залежності від вмісту вуглецю в даній сталі. Для сталі марки Сталь 45 вміст вуглецю складає 0,45%, згідно з ГОСТ це М2.

Ступінь складності являється однією із конструктивних характеристик форми поковки, якісно оцінюваної її і використовується при назначені припусків і допусків.

Ступінь складності шукають шляхом ви числення співвідношення маси поковки G_П і маси геометричної фігури G_Ф, в яку вписується форма поковки.

G_П в свою чергу дорівнює G_Д∙K_P.

G_Д – маса деталі;

K_P – розрахунковий коефіцієнт.

G_П = G_Д∙K_P = 1,5∙1,5.=2,122.

Визначимо масу фігури:

G_Фг =13,765 кг

де -густина сталі Сталь 45, беремо з розрахунків МЦХ.

r,h–радіус і висота деталі відповідно збільшені в 1,05 рази:

G_П/ G_Ф = 2,122/13,765=0,154;

0,154≤0б16.

За п.4 [2] Ступінь складності С4 для обох випадків штампування.

Конфігурація поверхні роз’єднання залежить від утвореної форми поверхні. В нашому випадку для обох типів штампування плоска, тому тип П.

Вихідний індекс для наступного призначення основних параметрів, допусків та відхилень, залежить від марки сталі, маси, ступені складності та класу точності.

Для штампування на гвинтових ГКШП =14.

Для штампування на молотах індекс = 16.

Основні припуски на механічну обробку включають основний, а також додатковий. Для діаметра зовнішнього припуски сумуються та множаться на два, потім додаються до конструкторського розміру.

Для штампування на ГКШП:

Ø75+2(0,4+2,0)=Ø79,8;

Для штампування на молотах:

Ø75+2(0,5+2,5)=Ø81;

Для внутрішніх діаметральних розмірів виконується така ж сама операція, тільки віднімання.

Для штампування на ГКШП:

Ø60–2∙(0,4+2,0)=Ø55,2.

Для штампування на молотах:

Ø60–2∙(0,5+2,5)=Ø54.

Для лінійних розмірів припуски сумуються і додаються до конструкторського розміру.

Для штампування на ГКШП:

40+1,8+0,4+0,3=42,5.

Для штампування на молотах:

40+1,9+0,5+0,3=42,7.

Для штампування на ГКШП:

28+1,8-1,8-0,4=27,6.

10+1,8-1,8-0,4=9,6.

Для штампування на молотах:

28+1,9-1,9-0,5=27,5.

28+1,9-1,9-0,5=9,5.

Після отриманих розмірів знаходимо допуски.

Вибір допусків проводиться в такому порядку:

1. Допуски розмірів, які шукаються по таблиці 8 ГОСТ 7505-89.

Для штампування на ГКШП:

Ø75 – 2,8;

Ø60 – 2,8;

40 – 2,8;

28 – 2,5;

10 – 2,5.

Для штампування на молотах:

Ø75 – 3,6;

Ø60 – 3,6;

40 – 3,6;

28 – 3,2;

10 – 3,2.

2. Допуски зміщення по поверхні штампа присутній і для ГКШП він дорівнює 0,6; а для штампування на молотах 0,7.

3. Відхилення по вигнутості, по площинності та прямолінійності береться по табл. 13 ГОСТ і залежить від найбільшого габаритного розміру та класу точності:

для штампування на ГКШП при Ø110 та Т4 = 0,8

для штампування на молотах при Ø110 та Т5 = 1,0

5. Допуск на величину залишкового облою, яка залежить від маси поковки та класу точності, та типу роз’єму штампа.

штампування на ГКШП для П, Т4 і 2,122 кг – 0,8

штампування на молотах для П, Т5 і 2,122 кг – 0,9

6. На висоту задирки, о залежить від маси поковки та ступені складності поковки. У нашому випадку маса від 0,5 до 3,2, С4, максимальний поперечний перетин 110 мм і тому для обох випадках він буде відсутній

7. Відхилення від концентричності отворів, яке залежить від найбільшого габаритного розміру та від класу точності. (Т4 або Т5), Ø110:

штампування на ГКШП – 1,0.

для штампування на молотах – 1,5.

3.2.2 Радіуси заокруглень

Радіуси заокруглень в значній мірі визначають якість виливка. Дуже малі радіуси призводять до концентрації напружень і можливості виникнення тріщин, якщо надто великі, то можливість виникнення раковин, пустот.

Радіуси заокруглень згідно рекомендацій вибираємо в залежності від маси поковки та глибини порожнини струмка штампа. Радіус заокруглення при m=5,25кг та глибині порожнини штампа 33мм дорівнює -2,5мм.

3.2.3 Нахили

Штампувальні нахили вибираємо в залежності від штампувального обладнання :

- молоти:

а) зовнішні 5°

б) внутрішні 7°

-ГКШП з виштовхувачем:

а) зовнішні 4°

б) внутрішні 6°

Розрахунок маси і коефіцієнта використання.

За допомогою програмного середовища Kompas 3D я обчислюю масу поковок:

Для штампування на КГШП:

Деталь

Площадь S = 32366.208592 мм2

Объем V = 256206.433619 мм3

Материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Плотность Ro = 0.007820 г/мм3

Масса M = 2003.534311 г

Центр масс Xc = 0.000000 мм

Yc = -16.198967 мм

Zc = 0.000000 мм

Для штампування на молотах

Площадь S = 32410.505050 мм2

Объем V = 263369.406374 мм3

Материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Плотность Ro = 0.007820 г/мм3

Масса M = 2059.548758 г

Центр масс Xc = 0.000000 мм

Yc = -16.516433 мм

Zc = 0.000000 мм

Отже, маса на КГШП 2003.534311 г = 2,003кг.

на молотах 2059.548758 г = 2,059 кг.

Коефіцієнт використання заготовки:

j = Q_дет/Q_заг = 1,415/2,003 = 0,706 – штамповка на КГШП;

j = Q_дет/Q_заг = 1,415/2,059 = 0,687 – штамповка на молотах.

0,706 найбільш наближене до одиниці, що вказує на вищий коефіцієнт використання матеріалу.

Техніко-економічне порівняння двох варіантів одержання заготовки і вибір найбільш раціонального.

Вартість заготовки – це економічний показник, який впливає на собівартість виготовлення деталі виробу. Якщо можливі різні варіанти одержання заготовки, то рішення відносно вибору виду заготовки можна прийняти лише після розрахунку їх вартості. Перевагу потрібно віддавати тій заготовці, яка має найменшу вартість. Крім того потрібно врахувати об’єм наступної механічної обробки, її вартість. Тобто остаточне рішення повинно в комплексі рахувати всі показники: вартість заготовки, коефіцієнт використання матеріалу та вартість виконання тих операцій механічної обробки, які відрізняються в технологічних процесах.

При гарячій штамповці на молотах та пресах вартість заготовок може бути визначена за формулою:

,

де С_ШТ – базова вартість 1 тонни штамповок, гр.о.

К_Т, К_М, К_С, К_В, К_П – коефіцієнти, що залежать відповідно від класі точності штамповки, марки матеріалу, групи складності штамповки, маси і об’єму виробництва.

За базову вартість приймаємо вартість однієї тонни штампованої заготовки С_ШТ = 373.

К_Т = 1,0 для обох випадків;

К_М = 1,13 для обох випадків;

К_С = 0,87 для обох випадків;

К_В = 0,89 для обох випадків;

К_П – для визначення коефіцієнту К_П потрібно знати об’єм виробництва.

К_П = 0,8 для обох випадків, оскільки у мене масове виробництво і кількість до 3500 <50000 < 75000.

Для ступеню складності С4, який в обох випадках. Тоді приймаємо два переходи.

Для штамповки на КГШП вартість заготовки:

гр.о.

Для штамповки на молотах

гр. о.

Отже, оскільки у нас кількість переходів механічної обробки в обох випадках дає два, а вартість поковки при штампуванні на КГШП менша, тоді ми приймаємо, що поковка буде виготовлятись на КГШП.