Учебно-методическое пособие Самара 2003 Составитель В,А, дмитриев удк 621. 74 Проектирование поковок штампованных (стр. 8 из 14)

Описание методики иллюстрируется примером проектирования поковки штампованной для детали «Фланец», приведенной в Приложении 7.

Подготовка исходных данных.

Деталь представляет собой осесимметричное тело вращения, материал – хромистая легированная сталь 20Х ГОСТ 4543-71 с содержанием углерода до 2-х % и хрома до 1 %. Механические свойства: σ_в=800 МПа, σ_т = 650 МПА, твердость по Бринелю в отожженном или отпущенном состоянии не более 179НВ. Термообработка – нормализация. Группа поковки II по ГОСТ 8479-71. По табл.1 определяем тип производства поковок – мелкосерийное при М_пр = 2,82 кг и годовом объёме выпуска N_г = 1000 шт/год. Поэтому выбираем в качестве штамповочного оборудования пневматический штамповочный молот, тип штампа – открытый, способ нагрева исходной штучной заготовки – пламенный. Исходные данные вносим в карту проектирования техпроцесса (табл.14).

Таблица14

Карта проектирования техпроцесса

Иванов И.И.	3-МС-1	10	01.10.02
(Ф.И.О. студента)	(курс, группа)	(вариант)	(дата)
Исходные данные
Наименование детали		Фланец
Масса детали, кг		1,88
Годовой объём выпуска, шт.		1000
Материал, термообработка		Сталь 20Х ГОСТ 4543-71, нормализация
Группа поковки по ГОСТ 8479-71		Поковка II группы
Штамповочное оборудование		Пневматический штамповочный молот
Способ штамповки		Открытый
Способ нагрева исходной заготовки		Пламенный

Разработка технологических переходов штамповки.

Изобразите эскизы технологических переходов для Вашего варианта штамповочного оборудования, способа штамповки и размеров детали.

Определение исходного индекса поковки.

Для определения исходного индекса вычислите конструктивные характеристики и расчетную массу поковки.

Класс точности поковки. По табл.2 для открытой молотовой штамповки при пламенном нагреве рекомендуется класс точности Т5.

Группа стали. Материал поковки сталь 20Х. Средняя массовая доля углерода в этой марке – 0,2%, суммарная массовая доля легирующих элементов – не более 2-х %. Устанавливаем группу стали М1.

Расчетная масса поковки. По формуле (6) и табл.П3.1 расчетная масса поковки

М_пр = М_д·k_p = 1,88·1,5 = 2,82 кг.

Степень сложности поковки. Определим отношение t/D для нашего варианта размеров: 20/125=0,16<0,2 - то есть поковка содержит тонкий элемент t<25 мм. Поэтому для таких поковок с тонкими элементами и пробиваемыми перемычками стандартом устанавливается степень сложности С4.

Исходный индекс поковки. По табл.4 устанавливаем исходный индекс поковки 15.

Расчет размеров поковки.

1. По заданному варианту размеров в масштабе 1:1 тонкой штрихпунктирной линией вычертите контур детали в том положении, которое поковка занимает в штампе (рис.12,а). Укажите исходные базы механической обработки. Заполните графы 2-4 табл.15.

a)

б)

Р и с.12. Эскизы холодной (а) и горячей (б, слева) поковки

и профиля рабочей полости штампа (б, справа)

2. Пользуясь эскизом (см. рис.12,а) и табл.5-7, последовательно заполните графы 5-9 табл.15 и назначьте основные и дополнительные припуски на обрабатываемые размеры поковки, рассчитайте номинальные размеры поковки.

Размер D: основной припуск 2,0 мм (D=125 мм; R_a=12,5 мкм; исходный индекс поковки 15; смещение по плоскости разъёма штампа 0,3 мм (М_пр = 2,82 кг; класс точности Т5); суммарный припуск на сторону 2,3 мм (2,0+0,3); размер поковки 129,6 мм (120+2,3·2).

Размер d: основной припуск 2,2 мм (D=35 мм; R_a=0,8 мкм; исходный индекс поковки 15; смещение по плоскости разъёма штампа 0,3 мм (М_пр = 2,82 кг; класс точности Т5); суммарный припуск на сторону 2,5 мм (2,2+0,3); размер поковки 30 мм (35-2,5·2).

Размер D₁: припуск не назначают, так как по этому размеру нет механической обработки.

Размер Т-толщина: основной припуск 2,3 мм (Т=25 мм; R_a=1,6 мкм; исходный индекс поковки 15; отклонение от плоскостности 0,5 мм (наибольший размер поковки 129,6 мм; класс точности Т5); суммарный припуск на сторону 2,8 мм (2,3+0,5); размер поковки 27,8 мм (25+2,8).

Размер t-толщина: основной припуск 2,0 мм (t=20 мм; R_a=1,6 мкм; исходный индекс поковки 15; отклонение от плоскостности 0,5 мм (наибольший размер поковки 129,6 мм; класс точности Т5); суммарный припуск на сторону 2,5 мм (2,0+0,5). Положение нижнего торца поковки определяется двумя размерами T и t с разными припусками. В соответствии с п. 4.5 ГОСТ 7505-89 необходимо установить наибольшее значение при-пуска на эту поверхность 2,8 мм: тогда размер поковки 22,8 мм (20+2,8).

3. Нанесите припуски на эскиз поковки и проставьте их размеры, проведите размерные линии и проставьте образовавшиеся размеры поковки.

4. Выберите положение плоскости разъёма штампа. Назначьте и изобразите штамповочные уклоны (см. табл.8 и рис.7). Установите координаты плоскости разъёма штампа, проведите её тонкой штрихпунктирной линией, обозначьте условными знаками и свяжите с черновой базой размером. Проведите от образовавшихся в плоскости разъёма штампа вершин углов размерные линии для обозначения размеров внешнего D_п и внутреннего d_п контуров поковки. Рассчитайте эти размеры как катеты треугольников, образованных штамповочными уклонами, заполните графы 10-11 табл.15.

5. Рассчитайте толщину перемычки по формулам (7-9) или выберите по рис.9 и табл.9.

h′ = 0,5·T – 2 = 0,5·27,8-2 = 11,9 мм.

мм

Изобразите перемычку на эскизе и свяжите её среднюю линию с плоскостью разъёма штампа размером, полученным графическим построением и расчетом, проставьте размер толщины перемычки.

6. Назначьте по табл.11 радиусы закруглений наружных и внутренних углов поковки.

7. Назначьте допуски на размеры поковки по табл.П4.1с учетом 15 исходного индекса поковки. Согласно п.5.2 стандарта допускаемые отклонения внутренних размеров должны устанавливаться с обратными знаками. Заполните графы 12-13 табл.15. Допуск на диаметр ø65 относится к разряду не указанных на чертеже. Поэтому по п.5.5 стандарта он принимается равным 1,5 допуска номинального размера ø65 с равными допускаемыми отклонениями, то есть ±2,4 мм (3,2·1,5 = 4,8 мм).

Проставьте на эскизе поковки размеры из графы 13 табл.15. Допуск на размеры в направлении штамповки проставляют один раз. Не указанный на чертеже допуск не проставляют, а записывают в технические требования чертежа поковки.

8. Рассчитайте размеры горячей поковки, заполните графу 14 табл.15.

Конструирование профиля рабочей полости штампа.

По размерам, полученным в графе 14 табл.15, вычертите эскиз (контур) горячей поковки (см. рис.12,б слева) и проставьте размеры. Для открытого штампа рассчитайте толщину облоя h_o по формуле (11) и выберите параметры облойной канавки по табл. П6.1.

h_o = 0,015·D_п = 0,015·132,4 = 1,98 мм

Выбираем ближайшую канавку №5, для которой h_o = 2 мм. Для закрытого штампа сконструируйте замок согласно табл.12. Оформите эскиз профиля рабочей полости штампа. Эскиз профиля рабочей полости штампа приведен на рис.12,б справа.

Расчет размеров и массы исходной заготовки.

Определите объём исходной заготовки по формуле (14). Вычислите объём поковки в виде алгебраической суммы объёмов трех усеченных конусов за вычетом объёмов двух усеченных конусов и цилиндра (см. рис.12,а) или распечатайте МЦХ объёмной модели поковки

V_п = 19,265+2·146,732-2·7,11-1,798 = 296,531 см³

Объём отходов складывается из объёмов облоя, угара и перемычки

V_отх= V_об + V_у +V_пер

Определите объём облоя по формуле (15), полагая периметр поковки

р = π۬ D_п.max и F_ок= 136 мм² по табл.П6.1 для облойной канавки №5

V_об = 0,75·3,14·132,4·136 = 42405,07 мм² = 42,405 см³.

Определите объём перемычки толщиной S=5 мм как объём цилиндра

V_пер = π·R²· S = 3,14·9²·5 = 1271,7 мм² = 1,272 см³.

Определите объём угара металла при пламенном нагреве

V_у = 0,025·( V_п + V_об +V_пер)= 0,025·(296,531+42,405+1,272)=8,5 см³.

Определите объём исходной заготовки

V_из= V_п + V_отх = 296,531+42.405+8,5+1,272 = 348,708 см³.

Определите массу поковки

М_п =(V_п·ρ)/1000 =(296,531·7,85)/1000 = 2,33 кг.

Определите массу исходной заготовки

М_из = (V_из·ρ)/1000 = (348,708·7,85)/1000 = 2,74 кг.

Определите по формуле (17) диаметр исходной заготовки

= =6,05 см = 60,5 мм.

По сортаменту на круглый горячекатаный прокат обычной точности [8] ГОСТ 2590-88 принимаем D_из = 60 мм.

Определите по формуле (13) длину исходной заготовки