Выбор заготовок, полученных обработкой металлов давлением.

Процесс обработки металлов давлением основан на способности металлических материалов в твёрдом состоянии устойчиво изме­нять форму и размеры под действием приложенных внешних сил, т.е. пластически деформироваться.

В процессе обработки давлением металл не только приобретает требуемую форму, но и меняет свою структуру (форму и размеры зёрен, характер распределения неметаллических включений, воз­никновение направленности макроструктуры) и физико-механиче­ские свойства.

Процессы обработки давлением объединяют в две основные группы: процессы металлургического и машиностроительного про­изводства.

К первой группе относятся: прокатка, прессование, волочение. Продукцию данного производства (листы, полосы, ленты, периоди­ческий и профильный прокат, трубы, профили, проволоку и т.п.) используют как заготовку в кузнечно-штамповочных и механиче­ских цехах и как готовую продукцию для различных конструкций. Во вторую группу входят: ковка, объёмная штамповка, листовая штамповка, специальные виды обработки давлением (калибровка, раскатка, редуцирование, обкатка и т.д.)

Кованные и штампованные заготовки (поковки) отличаются вы­сокими механическими свойствами, что обеспечивает высокую на­дежность и долговечность выпускаемой продукции. Поэтому наи­более ответственные, тяжелонагруженные детали машин изготав­ливают из поковок.

При изготовлении поковок стремятся получить конфигурацию заготовки, приближающуюся к упрощенному очертанию детали.

1. Поковки, полученные свободной ковкой, применяются пре­имущественно для крупных деталей, а в единичном и мелкосерий­ном производстве – и для мелких деталей. Для получения поковок применяют молоты и прессы. Шероховатость поверхности поковок Rz=320–80 мкм. Для уменьшения припусков на обработку приме­няют подкладные штампы.

Для снижения расхода металла при партии более 30 – 50 поко­вок одного наименования рекомендуется применять открытые или закрытые штампы. В этом случае возможно получение поковок сложной формы с припусками и допусками на 15 – 20 % ниже, чем при ковке на универсальном инструменте.

2. Горячая объемная штамповка заготовок наиболее широко распространённый способ получения качественных заготовок. Этот способ штамповки наиболее эффективен при массовом, крупносе­рийном и серийном производствах деталей массой от нескольких грамм до нескольких тонн. Наиболее целесообразно изготовление штамповкой поковок массой не более 50 – 100 кг.

При сравнении с ковкой горячая объемная штамповка имеет следующие преимущества:

– поковки, изготавливаемые штамповкой, имеют более сложную форму и лучшее качество поверхности; шероховатость поверхности Rz=80–20 мкм;

– припуски снижаются в два – три раза; механической обработке подвергаются только сопрягаемые поверхности;

– повышается производительность труда (десятки и сотни поко­вок в час).

К недостаткам горячей объемной штамповки относятся:

– большие чем при ковке усилия деформирования;

– необходимость изготовления индивидуальных штампов для по­лучения заготовок вместо универсального инструмента, применяе­мого при ковке.

– увеличение отхода металла в облой от 10 до 30 % массы загото­вок

Горячая объемная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типов штампа, оборудования исходной заго­товки, способа установки заготовки в штампе и т.п. Конфигурация поковки и точность её изготовления определяется типами штампов и оборудования.

В зависимости от оборудования применяют следующие виды объемной штамповки: на штамповочных паровоздушных молотах двойного действия, кривошипных горячештамповочных прессах (КГ ШП), горизонтально – ковочных машинах (ГКМ), гидравличе­ских прессах, высокоскоростных молотах и на специальных маши­нах.

В зависимости от типа штампа штамповка подразделяется на следующие виды:

– в открытых штампах;

– закрытых штампах;

– штампах для выдавливания.

Вид штампа определяет течение металла, т.е. конфигурацию по­ковки.

Штамповка в открытых штампах характеризуется тем, что штамп в процессе деформирования остается открытым (рис.1a), зазор ме­жду подвижной и неподвижной частями штампа является перемен­ным, в него затекает металл при деформировании, образуя заусенец (облой). Облой предназначен для компенсации колебаний исход­ных заготовок по массе.

Этот тип штампа можно применять для деталей любой конфи­гурации, но наличие заусенца увеличивает расход металла и требу­ется дополнительное оборудование для его удаления.

При штамповке в закрытых штампах, штамп в процессе дефор­мирования остается закрытым, т.е. металл деформируется в закры­том пространстве (рис.1,б). Зазор между частями штампа постоянен и незначителен по размеру, предусматривается для предохранения штампа от заклинивания. Отсутствие заусенца сокращает расход металла, нет необходимости в оборудовании для его удаления.

Данный тип штампа применяется для простых деталей, в

основном тел вращения.

 

 

Штамповка на молотах производится в открытых и закрытых штампах, однако в этом случае исключается возможность примене­ния выталкивателей, а это приводит к большим уклонам.

Штамповка на молотах требует массивных штампов, трудно подвергается механизации.

Но простота оборудования приводит к широкому применению этого способа в кузнечном производстве.

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах имеет ряд преимуществ по сравнению со штамповкой на молотах:

– высокая точность (при штамповке на молотах пределы допус­ков 0,8-1,0 мм, а при штамповке на кривошипных прессах 0,2-0,5 мм);

– снижение припусков на механическую обработку;

– возможность автоматизации;

– форма заготовки более близка к форме готовой детали.

Для обслуживания прессов требуются большие затраты и более высокая квалификация персонала.

Для крупных изделий из малопластичных сплавов, не допус­кающих больших скоростей деформирования, при различных штамповках выдавливанием, где требуется большой ход рабочего инструмента, применяются гидравлические прессы, обеспечиваю­щие безударный характер работы.

Точность размеров заготовок может достигать 11–12-го квали­тетов.

Гидравлические прессы сложные по конструкции, поэтому тре­буют квалифицированного обслуживания.

При штамповке на молотах сравнительно низкая точность (из-за смещения штампов и отсутствия регламентации усилия деформи­рования).

Штамповка на кривошипных прессах осуществляется с зазором между штампами.

Этот недостаток не позволяет получать заготовки из трудноде­формируемых сплавов с высокой точностью.

Гидравлические прессы обладают низкой производительностью.

Перечисленных недостатков не имеют электровинтовые и гид­ровинтовые прессы. Штампы в этом случае работают на смыкание, их смещение минимальное, производительность высокая.

Прессы имеют электрический или гидравлический привод. В промышленности наибольшее применение нашли электровинтовые прессы.

Широкое применение для горячей объёмной штамповки нахо­дят горизонтально-ковочные машины (ГКМ).

На горизонтально-ковочных машинах штампуют в открытых, закрытых штампах и в штампах для выдавливания.

Характеристика широко применяемых способов получения за­готовок давлением представлена в таблице 2.

 

2.1. Проектирование заготовки изготовляемой горячей объ­ёмной штамповкой.

Пример 1.

Из стали 15ХГН2ТА (ГОСТ 4543); 0,13-0,18% С; 0,7-1,0% Mn, Cr; 1,4-1,8% Ni; 0,03-0,09% Ti; 0,17-0,3% Si изготавливают первич­ный вал (рис. 3) массой 6,6 кг., годовая программа выпуска деталей 6500 шт., что соответствует крупносерийному типу производства.

Сконструировать исходную заготовку.

Решение:

Учитывая свойства материала детали, массу, форму, размеры и тип производства, заготовку целесообразно выполнять горячей объ­ёмной штамповкой (см. табл.2) на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

Проектирование штамповочных заготовок выполняем в соот­ветствии с рекомендациями ГОСТа 7505-89 [3] в следующей по­следовательности:

1. Определение расчётной массы поковки.

 

Рис.3. Первичный вал.

Расчётная масса поковки определяется как масса подвергаемых деформации поковки или её частей.

Ориентировочную величину расчётной массы поковки вычис­ляют по формуле:

Мп.р.=Мд.*Кр, где Мп.р. – расчётная масса поковки, кг.

Мд. – масса детали, кг.

Кр. – расчётный коэффициент, уста­навливаемый в соответствии с характеристикой детали (табл.3).

При штамповке на горизонтально-ковочных машинах деформи­руемая часть прутка размещается в ручье и может быть подверг­нута осадке, прошивке и более сложной деформации. Зажатая мат­рицами часть при этом остаётся недеформированной.

Масса деформируемой и зажимаемой частей первичного вала – 5,2 кг, расчётный коэффициент Кр=1,5 (табл.3), отсюда

Мп.р.=5,2*1,5=7,8

2. Установление класса точности поковки

Класс точности поковки устанавливается в зависимости от тех­нологического процесса и оборудования для её изготовления (табл.4), а также исходя из предъявляемых требований к точности размеров поковки.

Выбираем класс точности поковки – Т5.

Коэффициент (Кр) для определения ориентировочной рас­чётной массы поковки. Таблица 3

Группа	Характеристика детали	Типовые представители	Кр
	Удлиненной формы
1.1	С прямой осью	Валы, оси, цапфы, шатуны	1,3–1,6
1.2	С изогнутой осью	Рычаги, сошки рулевого управления	1,1–1,4
	Круглые и многогранные в плане
2.1	Круглые	Шестерни, ступицы, фланцы	1,5–1,8
2.2	Квадратные, прямоугольные, многогранные	Фланцы, ступицы, гайки	1,3–1,7
2.3	С отростками	Крестовины, вилки	1,4–1,6
	Комбинированный (соче­тающий элементы групп 1 и 2-й) конфигурации	Кулаки поворотные, колен­чатые валы	1,3–1,8
	С большим объёмом необра­батываемых поверхностей	Балки передних осей, рычаги переключения коробок пере­дач, буксирные крюки	1,1–1,3
	С отверстиями, углубле­ниями, поднутрениями, не оформляемыми в поковке при штамповке	Полые валы, фланцы, блоки шестерён	1,8–2,2

Выбор класса точности поковок Таблица 4

Основное деформирующее обору­дование, технологические процессы	Класс точности
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 объёмная (горячая и холодная) Прецизионная штамповка	+   +	+   +   +	+ +     +	+   + + +   +	+     + +   +

3. Определение группы стали.

Группу стали определяем в зависимости от средне-массового содержания углерода и легирующих элементов (табл.5)

Определение группы стали Таблица 5

Конструктивная характеристика поковки	Обозначение и определение конструктивных характеристик	Примечание
Группа стали	М1–сталь с массовой долей уг­ле­рода до 0,35% включ. и сум­мар­ной массовой долей леги­рующих элементов до 2,0% включ.; М2–сталь с массовой долей уг­ле­рода свыше 0,35 до 0,65% включ. или суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,0 до 5,0% включ. М3–сталь с массовой долей уг­ле­рода свыше 0,65% или сум­марной массовой долей леги­рующих эле­ментов свыше 5,0%	При назначе­ния группы стали опреде­ляющим явля­ется средне­массовое со­держание уг­лерода и леги­рующих эле­ментов (Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, V)

Группа стали 15ХГН2ТА – М2, так как средняя массовая доля углерода в стали – 0,15%; суммарная массовая доля легируюших элементов – 3,73%

4. Определение степени сложности формы

Заготовки, изготовляемые горячей объёмной штамповкой на различных видах кузнечно-прессового оборудования подразделя­ются на четыре степени сложности: С1, С2, С3 и С4.

Степень сложности – отношение массы (объёма) поковки к массе (объёму) геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки.

или,

где

С–степень сложности штампованных заготовок; Gп–масса по­ковки, кг.; Gф–масса фигуры, кг.; Vп–объём поковки, см³; Vф–объём фигуры, см³.

Степени сложности поковок характеризуются следующими ве­личинами:

С1 – свыше 0,63; С4 – до 0,16.

С2 – свыше 0,32 до 0,63;

С3 – свыше 0,16 до 0,32;

Геометрическая фигура может быть шаром, параллелепипедом, цилиндром или прямой правильной призмой.

Степень сложности С4 устанавливается для поковок с тонкими элементами, например, в виде диска, фланца, кольца.

Для первичного вала принимаем степень сложности – С3.

Для назначения основных припусков, допусков и допускаемых отклонений устанавливается исходный индекс в зависимости от массы поковки, группы стали, степени сложности и класса точно­сти поковки (табл.6).

Определяем исходный индекс поковки первичного вала по таб­лице 6.

В графе “Масса поковки” находим соответствующую массе 7,8 кг. строку, и, смещаясь по горизонтали вправо или по утолщённым наклонным линиям вправо вниз до пересечения с вертикальными линиями, соответствующими заданным значениям группы стали М2, степени сложности С3, класса точности Т5, устанавливаем ис­ходный индекс ­– 17.

6. Определение расчётных размеров поковки.

При определении размеров поковки с допускаемыми отклоне­ниями применяем рекомендации ГОСТ 7505-89. Основные при­пуски на размеры устанавливаем согласно табл.11 в зависимости от номинальных размеров, шероховатости поверхности и исходного индекса.

Дополнительные припуски определяем, учитывая смещение по поверхности разъёма штампа (табл.7) – 0,4мм;

 

 

 

Смещение по поверхности разъёма штампов Таблица 7

Масса поковки, кг.	Припуски для классов точности, мм.
Плоская поверхность разъёма (П)
Т1	Т2	Т3	Т4	Т5
		Симметрично изогнутая поверх­ность разъёма (Ис)
Т1	Т2	Т3	Т4	Т5
	Несимметрично изогнутая поверх­ность разъёма (Ин)
Т1	Т2	Т3	Т4	Т5
До 0,5 включ. св. 0,5 до 1,0 1,0 – 1,8 1,8 – 3,2 3,2 – 5,6 5,6 – 10,0 10,0 – 20,0 20,0 – 50,0 50,0 –125,0 125,0 – 250,0	0,1     0,2 0,3   0,4	0,1   0,2 0,3   0,4 0,5	0,1   0,2 0,3   0,4 0,5 0,6	0,1     0,2 0,3   0,4 0,5 0,6 0,7	0,2 0,3   0,4 0,5 0,6 0,7 0,9	0,2 0,3   0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,2	0,3   0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,2 1,6	0,3   0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,2 1,6 2,0

Изогнутость, отклонения от плоскостности и от прямолинейности – табл. 8 (стержня-0,8мм; фланца-0,5мм).

Изогнутость и отклонения от плоскостности Таблица 8

и прямолинейности

Наибольший размер поковки	Припуски для классов точности
Т1	Т2	Т3	Т4	Т5
До 100 включ. св. 100 – 160 160 – 250 250 – 400 400 – 630 630 – 1000 1000 – 1600 1600 –2500	0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8	0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0	0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2	0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6	0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0

Допускаемые отклонения размеров устанавливаем согласно табл.12 в зависимости от размеров и исходного индекса поковки. Результаты расчёта приводим в таблице 9, 10.

Определение диаметральных размеров поковки Таблица 9

Размеры де­тали, мм	Rа, мкм	Общий при­пуск, мм	Расчётный раз­мер поковки, мм	Размер поковки с отклонениями, мм
Ø126	6,3	2(3,0+0,4+0,5)	126+2*3,9=133,8	Ø
Ø86	6,3	2(2,7+0,4+0,5)	86-2*3,6=78,8	Ø
Ø60	1,6	2(2,7+0,4+0,5)	60+2*3,6=67,2	Ø
Ø45	12,5	2(2,2+0,8)	45+2*3=51	Ø по ГОСТ 2590

Определение линейных размеров поковки Таблица 10

Размер де­тали, мм	Rа, мкм на тор­цах	Общий припуск на две поверхности, ограничи­вающие ступень, мм	Расчётный размер по­ковки, мм	Размер по­ковки с от­клонениями, мм
	6,3; 12,5	(3+0,5)-2,0=1,5	41,5
	6,3; 0,8	(3+0,4+0,5)+3,3=7,2	59,2
	6,3; 12,5	(3,0+0,4+0,5)+2,4=6,3	56,3

 

 

Допускаемые отклонения внутренних размеров поковок уста­навливаются с обратными знаками.

Для поковок, у которых стержень не подвергается деформации, допуск длины стержня принимают, мм: 4 для класса точности Т3; 5 для класса точности Т4; 6 для класса точности Т5.

7. Выполнение чертежа заготовки.

Чертёж поковки должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки поковки, и выполняется в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. В основной над­писи чертежа под наименованием детали пишут “Поковка штампо­ванная”.

Для выполнения чертежа поковки используют чертёж детали. Положение заготовки на чертеже должно соответствовать её поло­жению в процессе штамповки. Изображение детали на чертеже за­готовки выполняют штрихпунктирными линиями (рис.4), причём резьбы, канавки, впадины, выточки, отверстия, не выполняемые в поковке исключаются или упрощаются. При вычерчивании поковки учитывают все припуски на механическую обработку и кузнечные напуски с указанием их размеров.

Кузнечные напуски могут быть образованы на поковке штампо­вочными уклонами, радиусами закругления внутренних углов, не­пробиваемой перемычкой в отверстиях.

 

 

Штамповочные уклоны

Оборудование	Штамповочные уклоны, град
На наружной по­верхности	На внутренней поверхности
Штамповочные молоты, прессы без выталкивателей Прессы с выталкивателями, го­ризонтально-ковочные машины Горячештамповочные автоматы

Простановку линейных размеров поковки выполняют от исход­ных баз механической обработки.

Технические требования к штампованной поковке устанавлива­ются в соответствии с ГОСТ 7505-89.

В эти требования входят данные о классе точности, группе стали, исходном индексе поковки, твёрдости поковки после термо­обработки, размерах штамповочных уклонов и радиусов, допускае­мых отклонениях формы и расположения поверхностей.

Выполнение и оформление рабочего чертежа штампованной за­готовки показано на рис.4

 

 

 

1. НВ 241 … 245

2. Группа стали М2, степень сложности С3, класс точности Т5, исходный индекс 17 по ГОСТ 7505-89

3. Допускаемая величина смещения по поверхности разъёма штампа 1мм.

4. Неплоскостность не более 1мм.

5. Поковку очистить от окалины.

 

 

Рис.4. Первичный вал (поковка штампованная).

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: