Учебно-методическое пособие Самара 2003 Составитель В,А, дмитриев удк 621. 74 Проектирование поковок штампованных (стр. 2 из 14)
Мпч = (5…6) Fп , (1)
где Мпч – масса подвижных частей молота, кг; Fп – площадь проекции поковки в плане, см2.
Ориентировочные данные о необходимой массе подвижных частей штамповочного молота приведены в [1].
Усилие штамповки на прессе (МН) определяется выражением
P = y pуд F, (2)
где y = масштабный коэффициент, для мелких поковок из штучных заготовок y = 1; pуд - удельное давление прессования (МПа), определяемое для наиболее нагруженного перехода (осадки); F – площадь поперечного сечения заготовки в зоне деформации, м2.
, (3)где
- предел текучести материала (Мпа) при температуре окончания штамповки [3]; D – средний диаметр заготовки после деформации, мм; H – высота заготовки после деформации, мм.Практикой установлено, что 1 тонна подвижных частей молота приблизительно соответствует усилию пресса, равному 10 МН. Следовательно, если поковку штампуют на молоте с массой подвижных частей 1т, то для её штамповки на прессе потребное усилие составит 10 МН.
При закрытой штамповке масса подвижных частей молота и усилие пресса рассчитывают по тем же формулам с последующим уменьшением полученного значения на 20…25%.
Усилие высадки на ГКМ (МН) определяется по формуле, приведенной в [5],
P = k 
Fп , (4)
где k – коэффициент, учитывающий сложность штамповки (k = 2…8);
- предел прочности штампуемого материала (МПа) при температуре окончания штамповки (табл.П2.2); Fп – площадь поковки в плане, м2.1.3. Разработка технологических переходов штамповки
Штампованные поковки можно разделить на две основные группы – с вытянутой осью и симметричные в плане. К первой группе относятся поковки типа шатунов, рычагов, гладких и ступенчатых валов; ко второй - поковки фланцев, колец, зубчатых колёс и т.п. Поковки с вытянутой осью обычно штампуют поперёк оси заготовки (плашмя); осесимметричные в плане поковки изготовляют штамповкой вдоль оси (в торец).
Обработку заготовки в одном ручье называют переходом штамповки (количество ручьёв в штампе обычно соответствует количеству переходов штамповки).
Операцией называют законченную часть технологического процесса, включающую в себя все переходы объёмной штамповки, совершаемые за один нагрев независимо от количества используемых при этом кузнечных машин.
Все переходы горячей объёмной штамповки можно разделить на три основные группы – заготовительные, штамповочные и разделительные.
Заготовительные переходы необходимы для перераспределения металла исходной заготовки в соответствии с формой поковки. Штамповочные переходы необходимы для получения окончательно оформленной поковки. Разделительные переходы (отрубные, обрезные, отрезные и пробивные) необходимы для отделения поковки от прутка, обрезки облоя и пробивки отверстий, они выполняются в соответствующих ручьях тех же штампов, в которых проводят штамповку. На рис.4 показаны эскизы технологических переходов открытой штамповки на молоте осесимметричной поковки диска. В прил. 1 приведены эскизы технологических переходов штамповки заготовок на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП) и горизонтально-ковочной машине (ГКМ) [11].
 |
Р и с.4. Эскизы технологических переходов открытой штамповки на молоте:
а- исходная заготовка; б- осадка; в – штамповка; г – обрезка облоя; д – пробивка перемычки;
е – плоскостная калибровка
1.4. Выбор способа нагрева, термического режима штамповки
и охлаждения поковки
В кузнечных цехах применяют следующие виды нагрева заготовок: пламенный, электрический и нагрев в жидкостях (в растворах расплавленных солей). В условиях единичного и мелкосерийного производства поковок экономически оправдано применение пламенного нагрева. Нагрев заготовок в пламенных печах осуществляется с помощью теплоты, выделяющейся при сжигании газообразного, жидкого или твёрдого топлива. Основными видами электрического нагрева являются индукционный, контактный и в печах электросопротивления. Преимуществами нагрева в расплавах солей являются быстрота, полное отсутствие окалины и равномерность прогрева заготовок. Электрический нагрев и нагрев в жидкостях применяются в основном в условиях крупносерийного или массового производства поковок. Для правильного установления температуры нагрева металла перед штамповкой необходимо знать её влияние на свойства металла. Прочность стали, характеризующая её сопротивление деформированию, с повышением температуры уменьшается. Это позволяет уменьшить потребное давление (усилие) для изменения формы металла в ручьях штампа.
Область температур, при которых металл находится в наиболее пластичном состоянии и обладает наименьшим сопротивлением пластической деформации, называется температурным интервалом горячей обработки давлением. Максимально допустимую температуру нагрева перед штамповкой (верхний предел) Тв для углеродистых сталей можно определить по следующей формуле [3]
Тв = Тс -1500 , (5)
где Тс – температура, соответствующая линии солидуса диаграммы "железо-углерод", 0С.
Для каждого металла в зависимости от его химического состава установлены вполне определённые температурные интервалы горячей штамповки, приведенные в табл.П2.1. Там же содержатся данные о влиянии температуры нагрева стали на её сопротивление деформированию.
При охлаждении поковок происходит уменьшение их объёма и изменение состава и величины зерен металла в процессе структурно-фазовых превращений. Охлаждение поковок необходимо вести с такой скоростью, которая обеспечивает полное устранение возможности возникновения внутренних напряжений, обусловленных неравномерным их остыванием по толщине. Режим охлаждения устанавливается в зависимости от химического состава металла, максимального поперечного сечения поковки и вида исходного металла (прокат или слиток). Чем более легирована и менее вязка сталь, тем медленнее должно вестись её охлаждение. Охлаждение поковок ведётся тремя способами: на воздухе, в колодце и вместе с печью. Режимы охлаждения поковок приведены в работе [3].
1.5. Разработка чертежа поковки
Чертёж поковки представляет собой графический документ, выполненный в соответствии с требованиями ГОСТ 7505-89 [4] и стандартов ЕСКД. Чертёж поковки разрабатывается на основании чертежа детали и должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приёмки поковки. Линейные и угловые размеры на чертеже поковки должны быть образованы путем добавления к номинальным размерам детали припусков на механическую обработку и кузнечных напусков, а также содержать сведения о предельно допустимых отклонениях размеров и формы поковки. Величины припусков устанавливают в зависимости от конструктивных характеристик поковки, шероховатости обработанной поверхности детали, изготовляемой из поковки.
При разработке чертежа поковки соблюдают следующий порядок действий. Определяют конструктивные характеристики и исходный индекс поковки. Выбирают тип штампа и положение плоскости разъема штампа. Назначают припуски на механическую обработку. Проектируют наметки отверстий и углублений. Назначают штамповочные уклоны. Производят расчеты размеров поковки и назначают допуски на контролируемые параметры поковки. Назначают радиусы закруглений. Формулируют технические требования на изготовление поковки. Оформляют чертеж поковки.
Определение конструктивных характеристик поковки. ГОСТ 7505-89 устанавливает следующие конструктивные характеристики поковки: класс точности, группа стали, степень сложности, конфигурация поверхности разъема штампа.
Класс точности поковки устанавливают в зависимости от применяемого оборудования для ее изготовления и типа штампа (табл.2).
Группа стали. Стали, применяемые для получения поковок, подразделяют на три группы: М1, М2, М3. При назначении группы стали определяющим является среднее массовое содержание углерода и легирующих элементов ( Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, V и др.).
Таблица 2
Выбор класса точности поковок
| Основное деформирующее оборудование, технологические процессы | Классы точности поковок | ||||
| Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т5 | |
| Кривошипные горячештамповочные прессы: Открытая (облойная) штамповка Закрытая штамповка Выдавливание Горизонтально – ковочные машины Прессы винтовые, гидравлические Горячештамповочные автоматы Штамповочные молоты Калибровка объемная (горячая и холодная) Прецизионная штамповка | + + | + + + | + + + | + + + + + | + + + + |
Примечания: