124967 (Ковка и штамповка изделий), страница 2

- должна быть обеспечена возможность контроля сдвига штампа, удобство визуального осмотра;

- не должно быть перерезания волокон;

- поверхность разъема должна быть расположена так, чтобы обеспечить более экономичную обработку ручьев штампа, а также простейшую конфигурацию обрезной матрицы.

Учитывая эти рекомендации, а также результаты программы «RAZ UKL», наружную поверхность разъема принимаем на расстоянии 29,5 мм от нижнего, контура детали. Внутренняя поверхность на расстоянии 22,7 мм от нижнего контура детали.

2.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Деталь: «втулка»

Штамповочное оборудование – КГШП.

Нагрев заготовок индукционный.

Исходные данные по детали:

Материал – Сталь 45, сталь качественная, конструкционная, углеродистая.

Масса детали – 1,87кг.

Исходные данные для расчета:

1.Масса поковки (расчетная)

величина расчетной массы детали вычисляется по формуле:

G_пр = G_д * К_р; (1)

где G_пр – расчетная масса поковки;

К_р =1,5…1,8 – расчетный коэффициент [3,стр31];

М_пр =1,87 * 1,8 = 3,36.

2.Класс точности – Т4 [3,стр28,табл.19], так штамповка на КГШП, в открытом штампе.

3.Группа стали – М2. [3,стр.8,табл.1].

4. Степень сложности

размер описывающей фигуры (цилиндр), мм:

диаметр 142*1,05=149,1мм;

высота 50*1,05=52,5мм.

Масса описывающей фигуры:

m = V*ρ; (2)

где V – объем описывающей фигуры, мм;

ρ – плотность стали, равная 7,85 г/см³.

Объем описывающей фигуры находится по формуле (3):

V = π*d² /4* h; (3)

где d – диаметр описывающей фигуры;

h – высота описывающей фигуры.

V = 3,14*149,1² /4*52,5=916187 мм;

m = 916187 * 7,85 * 10^-6 = 7,19 кг.

Степень сложности детали определяется по отношению G_п / G_ф, где G_п – расчетный вес поковки, G_ф – вес описанной фигуры. В данном случае это отношение будет иметь вид:

G_п / G_ф = 3,36 / 7,19 = 0,467.

Так как значение попадает в интервал 0,32…0,63, степень сложности С2 [3.стр29.прл2].

5. Конфигурация поверхности разъема плоская.

6.Исходный индекс 13.

2.3 ПРИПУСКИ И КУЗНЕЧНЫЕ НАПУСКИ

Припуск - это предусмотренное одностороннее увеличение размера заготовки по сравнению с наименьшим размером детали, обеспечивающие после обработки резанием требуемые, проставленные на чертеже размеры детали и шероховатости по поверхности.

2.3.1. Основные припуски на размеры [3.табл.2]:

2мм – диаметр 142 и чистота поверхности 6,3;

1,8мм – диаметр 90 и чистота поверхности 6,3;

2мм – диаметр 111 и чистота поверхности 6,3;

1,8мм – диаметр 80 и чистота поверхности 2,5;

2,2мм – толщина 50 и чистота поверхности 0,63;

1,7мм – толщина 13 и чистота поверхности 6,3.

2.3.2. Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа – 0,3 мм [3.табл.4]; отклонение от плоскостности - 0,4мм [3. табл.5]. Результат расчета припусков программой «PRIP» приведен на следующей странице. Некоторое различие результатов расчета припусков обусловлено тем, что при вводе данных в программу, мы не закладывали в нее данные о степени точности и группе стали.

2.3.3. Штамповочные уклоны.

Так как для штамповки применяется КГШП, штамповочный уклон по наружной поверхности принимают 5°, по внутренней поверхности 7°.

2.4 РАЗМЕРЫ ПОКОВКИ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ

Допуск – отклонение размера поковки от номинального, обусловленное неточностью изготовления, недоштамповкой, износом ручья штампа и т.д. Допуск зависит от массы поковки, степени сложности, группы стали, и размеров поверхностей.

2.4.1. Размеры поковки.

Диаметр 142+(2+0,3)*2=146,6мм=147мм;

Диаметр 90+(1,8+0,3)*2=94мм;

Диаметр 111+(2+0,3)*2=115,6мм=116мм;

Диаметр 80-(1,8+0,3)*2=75,8мм=76мм;

Толщина 50+(2,2+0,4)*2=55,2мм=55мм;

Толщина 13+(1,7+0,4)*2=17,2мм=17мм;

2.4.2. Радиусы закруглений 2,5мм (минимальный), принимаем 3мм.

2.4.3. Допускаемые отклонения размеров [3.табл8].

диаметр 147^+1,8_-1,0;

диаметр 94_-0,9^+1,6;

диаметр 116 ^+1,8_-1,0;

диаметр 76^+0,9_-1,6;

толщина 55^+1,6_-0,9;

толщина 17^+1,6_-0,9.

2.4.4. Неуказанные предельные отклонения размеров.

Допуск размеров, не указанных на чертеже поковки, принимается равным 1,5 допуска соответствующего размера поковки с равными допускаемыми отклонениями.

2.4.5. Неуказанные допуски радиусов закруглений, устанавливается по [3. табл.17].

2.4.6. Допускаемая величина остаточного облоя 0.8 мм [3. п.5.8].

2.4.7. Допускаемое отклонение от плоскостности 0,8 мм [3. табл.13].

2.4.8. Допускаемое отклонение от концентричности пробитого отверстия относительно внешнего контура поковки 1,0 мм [3. табл.12].

2.4.9. Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа 0,6 мм [3. табл. 9].

2.4.10. Допускаемая величина высоты заусенца 3 мм [3. п. 5.10.].

2.5 НАЗНАЧЕНИЕ НАПУСКОВ

К кузнечным напускам относятся штамповочные уклоны, внутренние радиусы скруглений. Их назначают с целью увеличения стойкости рабочих элементов штампов.

Практически возможно получение отверстий с диаметром основания

d_{осн min} = 24 + 0,0625 * D_п, (4)

где D_п – диаметр поковки, мм.

d_{осн min} = 24 + 0,0625 * 148,5 = 33,28 мм.

следовательно, два глухих отверстия на кольцевом выступе поковки диаметром 10 мм нужно закрыть напуском, они будут получены в результате последующей механической обработки. Результат расчета программой «NAP» минимально возможного диаметра прошиваемого отверстия приведен на следующей странице и совпадает с рассчитанным в ручную.

Наметка верхним знаком делается глубиной h_в ≤ d_осн; нижним знаком – глубиной h_н ≤ 0,8 d_осн.

h_в ≤ 76 мм;

h_н ≤ 60,8 мм.

Назначение внутренней и внешней поверхности разъема проводится по результатам программы «RAZ UKL». На основании этих данных внутренняя поверхность разъема на расстоянии 22,7 мм от нижнего контура детали. Внешняя поверхность разъема на расстоянии 29,5 мм.

Определим вид перемычки, так как отношение h / d_отв < 0,4 то вместо плоской наметки используем наметку с раскосом, при этом толщина перемычки S_min =0,65*S, а S_max =1,35*S, где S следует определять так же, как и для плоской перемычки по формуле

S = 0,45 * √ d_осн – 0,25 * h – 5 + 0,6; (5)

а d₁ – по формуле

d₁ = 0,12 * d_отв + 3. (6)

S = 0,45 * √ 76 – 0,25 * 27 – 5 + 0,6 = 4,2 мм;

S_min = 0,65 * 4,2 = 2,73 = 3 мм;

S_max =1,35 * 4,2 = 5,67 = 6 мм;

d₁ = 0,12 * 76 + 3 = 12,2 = 12 мм.

Радиусы закруглений вершин наметок в окончательном ручье рекомендуется определять по формуле

r₁ = r + 0.1 * h + 2; (7)

где r – внутренний радиус закруглений данной поковки, а h – глубина наметки.

рис.1 - Перемычка

r₁ = 6 + 0.1 * 27 + 2 = 10 мм;

Чертеж полученной поковки приведен в приложении Б.

2.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ПОКОВКИ

Определение массы поковки производится путем, умножения объема поковки на плотность стали.

m = V*ρ. (8)

При определении объема заготовки используется программа Компас – 3D. Построение модели поковки ведется с учетом половины допуска на соответствующий размер, если размер внешний то к номинальному размеру прибавляется половина допуска, если внутренний то отнимается. Результаты расчета объема приведены ниже.

Информация

------------------------------------------------------------

Дата 23.03.2005

Документ

------------------------------------------------------------

МЦХ

Деталь

Площадь S = 53639.341157 мм2

Объем V = 407189 мм3

Материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Плотность Ro = 0.007820 г/мм3

Масса M = 3184.22 г

3. Разработка технологического процесса

3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ.

Объем исходной заготовки подсчитывается по формуле

V_зг = V_п + V _о + V_уг + V_пер , (9)

где V_п – объем поковки;

V_уг – потери на угар, при индукционном нагреве 0,7…0,8% V_п;

V _о – объем облоя;

V_пер – объем перемычки.

Объем облоя при штамповке на КГШП определяют, используя формулу

V_о = V_мост + V _маг = p * (b * h₃ + h₂ * B), (10)

где V_мост - объем мостика облоя;

V _маг – объем металла в магазине облоя;

p – периметр поковки, мм;

b - ширина мостика, мм;

h₃ - толщина мостика, мм;

h₂ - средняя толщина облоя по магазину, мм;

B - ширина облоя в магазине, мм.

Значения толщины мостика облойной канавки определяется по эмпирической формуле h₃ = 0,02 * d_заг = 0,02 * 147 = 2,94 мм. Ее также можно определить с помощью программы «ZAG» (приложение). Толщина мостика облойной канавки равна h₃ = 3 мм. По таблице 2.[1.стр184] определяются остальные параметры облойной канавки.

b = 6 мм; h₂ = 2 * h₃ = 6 мм; р = π * d_п = 3,14 * 147 = 461,58 мм.

Ширина облоя в магазине принимается в зависимости от массы поковки, так как масса поковки больше 2 кг, то В = 20 мм.

V _о = 461,58 * (6 * 3 + 6 * 20) = 63698 мм³ .

Масса облоя находится по формуле

М_о = V _о * ρ, (11)

М_о = 63698 * 7,82*10^-6 = 0,498 кг.

Значение радиусов закруглений кромок фигуры ручья, выбирают в зависимости от глубины Н полости фигуры по табл.2 [1.стр148].

В данном случае так как Н = 8,5 мм, то r = 1,5 мм.

рис.3 – Облойная канавка

Определим потери металла на угар

V_уг = 0,008 * V_п = 0,008 * 407189 = 3257 мм³.

М_уг = V_уг * ρ, (12)

М_уг = 3257 * 7,82*10^-6 = 0,027 кг

Объем перемычки также определяется с помощью программы компас – 3D. Результаты моделирования на рис. 4

Информация

------------------------------------------------------------

Дата 23.03.2005

------------------------------------------------------------

МЦХ

Деталь

Площадь S = 26889.381957 мм2

Объем V = 13452.3 мм3

Материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Плотность Ro = 0.007820 г/мм3

Масса M = 105.197 г

V_заг = 407189 + 63698 + 3257 + 13452.3 = 487596,3 мм.

Следовательно, масса заготовки будет равна

M_заг = ρ * V_заг, (11)

M_заг = 7,82 * 10^-6 * 487596,3 = 3,813 кг.

Размеры заготовки во избежание ее искривления при обработке, должны удовлетворять условию

m = L_заг / D_заг ≤ 2,8, (12)

где m – коэффициент, равный 2,8…1,5, так как операция осадки производится на КГШП m принимают примерно равное 1,8.

Задавшись m, можно найти диаметр круглой заготовки по формуле:

d _заг´ = 1.08 * ³√ (V_заг / m), (13)

d_заг´= 1.08 * ³√ (487596.3 / 1.8) = 69,8 мм.

По диаметру исходной заготовки выбирается сортовой прокат с размерами, ближайшими к полученным, расчетом. Наиболее подходит прокат обычной точности прокатки (В), диаметр ø 70^+0,5_-1,1 мм по ГОСТ 2590 – 71 из марки стали сталь 45 ГОСТ 1050 - 88.

к руг В - 70 ГОСТ2590 – 71

Сталь45 ГОСТ 1050 - 88

Длина заготовки определяется по формуле

L_заг =4 * V_заг ´/ π * d_заг² , (15)

L_заг =4* 487596,3 / 3,14 * 70² =127 мм.

После поступления сортового проката его транспортируют на участок резки сортового проката на заготовки с помощью мостового крана. Производится контроль прутков на стеллах, диаметр ø 70^+0,5_-1,1 мм диаметр проверяют штангенциркулем. Если на поверхности сортового проката обнаруживаются, дефекты они должны быть удалены перед дальнейшей обработкой. Затем данный прокат нагревают до температуры 450°С и разрезают на заготовки с помощью сортовых кривошипных закрытых ножниц.

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ОТРЕЗКИ ЗАГОТОВКИ.

Для разделения металла на заготовки используется операция отрезки, так как способ штамповки в открытом штампе не требует высокой точности исходной заготовки, а сам процесс отрезки на кривошипных закрытых сортовых ножницах является высокопроизводительным и экономичным.

Усилие резки.

Усилие отрезки зависит от характеристик прочности разрезаемого металла, площади поперечного сечения прутка, схемы отрезки и скорости деформирования.

P_опер = k * σ_ср * F_ср, (16)

где k – коэффициент, учитывающий состояние режущих кромок ножей, k = 1,6.

σ_ср = 0,7 * σ_вр, (17)