Міністерство науки та освіти, молоді та спорту України
Донбаський державний технічний університет
Кафедра ОМТ
Пояснювальна записка
По курсу: «Технологія процесів КШВ»
Виконав:
ст. гр. ОМТ-07-2
Маєвський Р. О.
Перевірив:
Гречихін О. Г.
Алчевськ 2012
Вступ
Безоблойне штампування - гаряче деформування металевих заготовок в закритих штампах без втрат металу на утворення облоя (задирок). Безоблойне штампування застосовується для отримання точних поковок, що мають форму тіл обертання, а також для заготовок під штампування деталей складної форми (хрестовин, фітингів та ін.) Безоблойне штампування здійснюється на молотах, пресах (гвинтових, кривошипних) і горизонтально-кувальних машинах.
При безоблойному штампування на молотах для більш зручного витягання поковки з штампу виступаючу частину струмка розташовують у нижній половині штампа, а глибоку порожнину - у верхній. Центруючим замком штампа слугує бокова поверхня виступаючої частини нижнього штампа в поєднанні з бічною поверхнею виточки верхньої частини штампа. Спосіб безоблойного штампування є економічним і прогресивним. Він дозволяє отримати точну поковку з мінімальною наступною обробкою різанням. При безоблойному штампуванні остаточний штампувальний струмок являє собою замкнуту порожнину і тому обсяг вихідної заготовки повинен відрізнятися від обсягу готової поковки лише на величину чаду металу. Зменшення коефіцієнта витрати металу є основною перевагою даного техпроцесу. Також при безоблойному штампуванні досягається підвищення механічних властивостей поковки, що відбувається завдяки відсутності перерізаних волокон (нема обрізки облоя) і кращому розташуванню волокон що виникають при роботі деталей робочих зусиль. Відзначається підвищення механічних властивостей поковки через наявності найбільш сприятливою для деформування металу схеми напруженого стану.
Однак, незважаючи на більшу ефективність, спосіб безоблойного штампування довгий час не міг бути впроваджений в широке промислове застосування. Це пояснювалося недостатнім технічним рівнем штампувального виробництва, відсутністю спеціалізованого обладнання, відсутністю як емпіричних, так і теоретично обгрунтованих формул для розрахунку температурних і силових режимів безоблойного штампування по переходах і т.п. Так, наприклад, спроби продовжити процес штампування в разі наявності у заготівці надлишку металу приводили до поломки інструменту або до виходу з ладу окремих вузлів і механізмів штампувального обладнання. У той же час отримання заготовок рівних обсягів з поковкою вважалося найбільш важким і практично не здійсненним. Не вдавалося ефективно вирішувати питання, пов'язані з необхідністю безокисним нагріву заготовок, з досягненням точного центрування заготовки при установці у штамповому струмку.
Для безоблойной штампування поковок з глибокими внутрішніми порожнинами застосовуються штампи з виштовхувачами.
При безоблойному штампуванні створюється напружений стан, близький до нерівномірного всебічного стиску, завдяки чому метал деформується при відносно невисоких розтягуючих напругах, що важливо для малопластичних матеріалів, наприклад жароміцних сплавів.
Переваги безоблойного штампування в закритих штампах:
- економія металу на 10-50% за рахунок виключення облоя і підвищення точності форми і розміру заготовок;
- зменшення технологічного зусилля на 20-40% за рахунок виключення облоя;
- підвищення продуктивності штампування на 20-50%;
- зменшення витрат на нагрів;
- скорочення трудомісткості подальшої механічної обробки заготовок на 10-40% за рахунок підвищення точності їх форми і розмірів (що найбільш важливо в даний час);
- збільшення міцності і надійності виробів, поліпшення зовнішнього вигляду.
РОЗРАХУНОК ДЕТАЛІ ШТАМПУВАННЯМ З ОБЛОЄМ
Визначення вихідних параметрів поковки:
Встановлення точності виготовлення поковки. В нашому випадку точність нормальна клас ІІ.
Визначення групи сталі. Група 1 – сталь з вмістом вуглецю до 0,45% і вмістом легуючих елементів до 2%. В нашому випадку – сталь 38хс.
Розрахунок попередньої маси поковки.
mn = 1,25*8,35 = 10, 44 кг
Vо.ф.
=
мм3
= 2369,177 см3.
m о.ф. = 2369, 177*7,8 = 18,48 кг
С
=
С2.
Призначення напусків на ухили, допусків, припусків на угар та визначення остаточних розмірів поковки.
Таблиця 1.
№ п/п |
Розмір деталі |
Механічна обробка |
Припуск |
Допуск |
Припуск на угар |
Множник |
Остаточний розмір |
1. |
Ø 162 |
Rz320 |
2,4 |
|
1 |
2 |
|
2. |
Ø 100 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
3. |
Ø 120 |
Rz320 |
2,4 |
|
1 |
2 |
|
4. |
Ø 36 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
5. |
Ø 48 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
6. |
15 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
7. |
115 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
8. |
85 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
9. |
36 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
10. |
58 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
Остаточні розміри
162 + 2*(2,4+1) = 168,8
100 – 2*(2,3+1) = 93,4
120 + 2*(2,4+1) = 126,8
36 – 2*(2,2+1) = 29,6
48 – 2*(2,2+1) = 41,6
15 +2*(2,2+1) = 21,4
115 + 2*(2,3+1) = 121,6
85 – 2*(2,3+1) = 78,4
36 + 2*(2,2+1) = 42,4
58 + 2*(2,3+1) = 64,6
Призначення напусків на ухили, вибір зовнішньої та внутрішньої лініі роз`єму.
В нашому випадку поковка – кругла в плані. Зовнішню лінію роз`єму вибираємо таким чином, щоб у нижній частині штампа залишався менший обсяг металу. Внутрішню лінію роз`єму вибираємо таким чином, щоб вона не співпадала із зовнішньою.
Після визначення площин лінії роз`єму призначаємо напуски на ухили, величину котрих приймаємо:
Зовнішні 70
Внутрішні 100
Вибір та розрахунок товщини видри під отвір.
Видру
обираємо із співвідношення
.
В нашому випадку дане співвідношення
=
= 2,9
0,4, отже видра буде виконуватися плоскою,
а її товщина складатиме:
S
= 0,45*
;
S
= 0,45*
= 9 мм.
Визначення розмірів облою.
Vo = ξ*Sоб.к*Рn
Найбільш поширений тип канавки має наступні розміри:
b – ширина мостику облойної канавки;
b1 – ширина магазину облойної канавки;
ho – товщина облою;
hmax – товщина магазину;
ξ – ступінь заповнення облойної канавки;
Sоб.к – площа облойної канавки;
Рn – периметр поковки по лінії роз`єму.
Р
=
D
= 3,14*172 = 543,22 мм;
ho = 0,015*Dп = 0,015*172 = 2,595 мм ≈ 3 мм.
Обираємо канавку під номером 3.
ho = 3 мм;
h1 = 5 мм;
Sоб.к = 201 мм2;
ξ = 0,5;
Vo = 0,5*201*543,22 = 54593,61 мм3;
Визначення розмірів заготовки.
Після складання остаточного креслення поковки необхідно розрахувати її об`єм.
Для визначення об`єму поковки необхідно розбити елементарні фігури, об`єми котрих легко визначаються.
Vn = V1 +V2 + V3 + V4 –V5 – V6
V1 = πR2H = 3,14 * 862 * 21,4 = 496981,62 мм3;
V2
=
πH(R2
+ Rr
+ r2)
=
*3,14*57*(84,42
+ 84,4*63,4 + 63,42)
= 984024,88 мм3;
V3
=
H(S1
+
+ S2)
=
*30*(12621,42 +
+ 5580) = =265935,3
мм3;
V4 = πR2H = 3,14 * 14,82 * 10,82 = 7441,84 мм3;
V5 = πH(R2 + Rr + r2) = *3,14*19,18*(41,62 + 41,6*29,6 + 29,62) = 77068,65 мм3;
V6 = πH(R2 + Rr + r2) = *3,14*91,6*(46,72 + 46,7*36,5 + 36,52) = 500219,94 мм3;
Vn = 496981,62 + 984024,88 + 265935,3 + 7441,84 - 77068,65 - 500219,94 = = 1158774,72 мм3;
Після визначення об`єму поковки нам необхідно визначити розмір заготовки:
Vугар = 2% від Vn
Vугар = 0,02*1158774,72 = 23175,49 мм3;
Vзагот = Vугар + Vn + Vo = 23175,49 + 1158774,72 + 54593,61 = 1236543,82 мм3;
Dз
=
=
= 85,73 мм;
Згідно з сортаментом (Семьонов 1 том, с 76) приймаємо діаметр заготовки 90 мм.
Після визначення діаметру заготовку вираховуємо її довжину:
Vзагот
=
;
=
=
= 195 мм.
Визначення маси падаючих частин молота, та його вибір
DП
= 5,6*10-4*σ
(1 – 0,0005
)*{3,75(b+
)*(75+0,001
Dп2)+
Dп(
+
+
+
)*ln(1+
)}
= 172 мм;
=
11
мм;
h0 = 0,015* = 0,015*172= 2,58 мм;
σ = 24 мПа.
DП
= 5,6*10-4*24
(1 – 0,0005
)*{3,75(11+
)*(75+0,001*1722)+
+172(
+
+
)*ln(1+
)}
= 1353,74 кг.
Обираємо молот з МПЧ 2000кг.
Розрахунок деталі для безоблойного штампуванням
Визначення вихідних параметрів поковки:
Встановлення точності виготовлення поковки. В нашому випадку точність нормальна клас ІІ.
Визначення групи сталі. Група 1 – сталь з вмістом вуглецю до 0,45% і вмістом легуючих елементів до 2%. В нашому випадку – сталь 38хс.
Розрахунок попередньої маси поковки.
mn = 1,25*8,35 = 10, 44 кг
Vо.ф. = мм3 = 2369,177 см3.
m о.ф. = 2369, 177*7,8 = 18,48 кг
С = С2.
Призначення напусків на ухили, допусків, припусків на угар та визначення остаточних розмірів поковки.
Таблиця 1.
№ п/п |
Розмір деталі |
Механічна обробка |
Припуск |
Допуск |
Припуск на угар |
Множник |
Остаточний розмір |
1. |
Ø 162 |
Rz320 |
2,4 |
|
1 |
2 |
|
2. |
Ø 100 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
3. |
Ø 120 |
Rz320 |
2,4 |
|
1 |
2 |
|
4. |
Ø 36 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
5. |
Ø 48 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
6. |
15 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
7. |
115 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
8. |
85 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
9. |
36 |
Rz320 |
2,2 |
|
1 |
2 |
|
10. |
58 |
Rz320 |
2,3 |
|
1 |
2 |
|
Остаточні розміри
162 + 2*(2,4+1) = 168,8
100 – 2*(2,3+1) = 93,4
120 + 2*(2,4+1) = 126,8
36 – 2*(2,2+1) = 29,6
48 – 2*(2,2+1) = 41,6
15 +2*(2,2+1) = 21,4
115 + 2*(2,3+1) = 121,6
85 – 2*(2,3+1) = 78,4
36 + 2*(2,2+1) = 42,4
58 + 2*(2,3+1) = 64,6
Призначення напусків на ухили, вибір зовнішньої та внутрішньої лініі роз`єму.
В нашому випадку поковка – кругла в плані. Зовнішню лінію роз`єму вибираємо таким чином, щоб у нижній частині штампа залишався менший обсяг металу. Внутрішню лінію роз`єму вибираємо таким чином, щоб вона не співпадала із зовнішньою.
Після визначення площин лінії роз`єму призначаємо напуски на ухили, величину котрих приймаємо:
Зовнішні 70
Внутрішні 100
Вибір та розрахунок товщини видри під отвір.
Видру обираємо із співвідношення . В нашому випадку дане співвідношення = = 2,9 0,4, отже видра буде виконуватися плоскою, а її товщина складатиме:
S = 0,45* ;
S = 0,45* = 9 мм.
Визначення розмірів заготовки.
Після складання остаточного креслення поковки необхідно розрахувати її об`єм.
Для визначення об`єму поковки необхідно розбити елементарні фігури, об`єми котрих легко визначаються.
Vn = V1 +V2 + V3 + V4 –V5 – V6
V1 = πR2H = 3,14 * 862 * 21,4 = 496981,62 мм3;
V2 = πH(R2 + Rr + r2) = *3,14*57*(84,42 + 84,4*63,4 + 63,42) = 984024,88 мм3;
V3 = H(S1 + + S2) = *30*(12621,42 + + 5580) = =265935,3 мм3;
V4 = πR2H = 3,14 * 14,82 * 10,82 = 7441,84 мм3;
V5 = πH(R2 + Rr + r2) = *3,14*19,18*(41,62 + 41,6*29,6 + 29,62) = 77068,65 мм3;
V6 = πH(R2 + Rr + r2) = *3,14*91,6*(46,72 + 46,7*36,5 + 36,52) = 500219,94 мм3;
Vn = 496981,62 + 984024,88 + 265935,3 + 7441,84 - 77068,65 - 500219,94 = = 1158774,72 мм3;
Після визначення об`єму поковки нам необхідно визначити розмір заготовки:
Vугар = 2% від Vn
Vугар = 0,02*1158774,72 = 23175,49 мм3;
Vзагот = Vугар + Vn + V= 23175,49 + 1158774,72 = 1181950,21 мм3;
Dз
=
=
= 84,45 мм;
Згідно з сортаментом (Семьонов 1 том, с 76) приймаємо діаметр заготовки 90 мм.
Після визначення діаметру заготовку вираховуємо її довжину:
Vзагот = ;
=
=
= 186 мм.
Визначення маси падаючих частин молота, та його вибір
DП = 5,6*10-4*σ (1 – 0,0005 )*{3,75(b+ )*(75+0,001 Dп2)+ Dп( + + + )*ln(1+ )}
= 172 мм;
= 11 мм;
h0 = 0,015* = 0,015*172= 2,58 мм;
σ = 24 мПа.
DП = 5,6*10-4*24 (1 – 0,0005 )*{3,75(11+ )*(75+0,001*1722)+ +172( + + )*ln(1+ )} = 1353,74 кг.
Обираємо молот з МПЧ 2000кг.