Шарифьянов Ф.Ш., Маркелов А.А. Проектированние штампованных поковок, получаемых на молотах и КГШП

Подождите немного. Документ загружается.

поковки и в первую очередь от площади поковки в плане S

пп

или

равной ей площади ручья штампа в плоскости разъема.

Полученную величину округляем до ближайшего значения и по

таблице 9 выбираем номер канавки и все необходимые размеры.

Толщину облоя h

вычисляем по формуле

nn0

015,0 Sh 

. (15)

Облой после штамповки располагается по всему периметру

поковки.

Таблица 9

Размеры облойных канавок

Номер

канавки

Усилие прес-

са, МН (тс)

мм

1 0,3 (30) 1 3 0,5 7,5 22 80 7,5

2 10 (1000) 1,6 3,5 1 8 22 102 12,5

3 16 (1600) 2 4 1,5 9 25 136 18

4 25 (2500) 3 5 3 10 28 201 30

5 40 (4000) 4 6 4 11 30 266 44

6 63 (6300) 5 7 6 12 32 343 60

Площадь поперечного сечения самого облоя F

об

выбирается для

молотовых штампов несколько меньше площади сечения облойной

канавки F

ок

, а для прессовых – в z раз больше площади поперечного

сечения мостика Fм.

об

= ξ F

ок

, (16)

об

= z



, (17)

где ξ = 0,6…0,8; z = 1,5…2,5 – коэффициенты заполнения облойной

канавки, большие значения которых соответствуют более сложным

поковкам (группа С4), а меньшие – простым поковкам (группа С1).

Объем облоя находится по формуле:

об



П, (18)

где П – периметр поковки в плоскости разъема штампа (в плане),

который определяется как сумма внешних частей периметров

элементарных фигур (Пф) в плане

.ПфП





(19)

Клещевина, как искусственное увеличение исходной заготовки,

предусматривается в специальных случаях для удобства захвата

поковки клещами при переносе из одного ручья штампа в другой.

Объем перемычки отверстия V

пер

необходимо учесть в балансе

металла. Объем перемычки определяется по формуле:

пер =

пер



S, мм

(20)

где S

пер

– площадь перемычки в плане, S – толщина перемычки.

После определения значений V

уч

, V

об

, V

пер

, V

кл

по формуле (12)

рассчитывается объем исходной заготовки V

исх

. Затем вычисляются

размеры исходной заготовки, т. е. ее диаметр и длина.

Размеры исходной заготовки в зависимости от способа

штамповки и наличия тех или иных ручьев рассчитывают по разному.

При штамповке осадкой в торец (вдоль оси) выбор размеров

исходной заготовки обусловлен следующими соображениями:

– во-первых, учитывая удобство резки заготовок на

прессножницах (см. рис. 3) или хладноломах, принимают отношение

высоты заготовки Н

заг

к ее диаметру D

заг

больше на 1,25;

– во-вторых, учитывают возможность продольного изгиба

заготовки, так как заготовку устанавливают в штамп вертикально.

Чтобы избежать продольного изгиба, отношение Н

заг

(коэффициент устойчивости К) при штамповке на молоте должно

быть не больше 2,5, а при штамповке на КГШП – не более 2,8.

Обычно отношение

К=Н

заг

= 2…2,3. (21)

Зная это отношение и объем заготовки V

заг

, легко определить

диаметр. Диаметр заготовки круга

./)1...8,0(

загзаг

КVD 

(22)

После определения диаметра заготовки D

заг

по формуле (22)

вычисляют высоту заготовки. Затем по сортаменту ГОСТ 2590-88

«Сталь горячекатаная круглая» выбирают ближайший больший

диаметр [3, с. 76; 4, с. 14] (см. также раздел 2.2). По выбранному

диаметру рассчитывается площадь сечения заготовки F

заг

, мм

Длина заготовки определяется по формуле:

заг

= V

заг

/ F

заг

, мм. (23)

На рис. 3 приведена схема резки прутков на мерные заготовки с

активным поперечным зажимом в неподвижном разъемном ноже и

осевым упором. Резка проводится без отхода металла путем

смещения (сдвига) отрезаемой части прутка по поверхности раздела

под действием ножей. Это наиболее распространенный и

экономичный способ. Существующие способы разделения металла

на заготовки приведены в [3, с. 163...216].

5.1. Пример расчета размеров заготовки под поковку для

втулки

В разделе 4 был рассмотрен пример проектирования поковки

для детали типа “втулка”. Объем поковки составляет 1154 см

. Для

определения объема исходной заготовки по формуле (12) необходимо

рассчитать материал, идущий на отходы в виде угара, облоя,

перемычки и клещевины.

Отход на угар определяем по формуле (13), приняв К

уг

= 0,5,

как для cлучая безокислительного нагрева:

уг

= (0,5∙1154)/100 = 5,75 см

Для расчета отхода на облой определяем:

1) площадь поковки в плане

пп

=π R

= 3,14∙7,2

= 163 см

;

2) по формуле (15) вычисляем толщину облоя

мм216300015,0

h

;

3) по формуле (14) вычисляем площадь поперечного сечения

мостика облойной канавки, определив по табл. 9 ширину мостика b

= 9 мм и зная h

: F

= 0,2 ∙ 0,9 = 0,18 см

;

4) по формуле (17) вычисляем площадь облоя, выбрав

коэффициент заполнения для несложной поковки (группы С1) z = 1,5:

об

= 1,5∙ 0,18 = 0,27 см

;

5) рассчитаем периметр поковки П по ее наружному диаметру

(144 мм): П = π D = 3,14∙14,4 = 45,2 см.

Объем облоя, рассчитанный по формуле (18) по известным

площади облоя F

об

и периметру П составит: V

об

= 0,27∙45,2 = 12,2 см

Вычислим отход на прошиваемую перемычку (выдру) при

диаметре прошиваемого отверстия d

отв

= 12,5 мм и толщине

перемычки s =5 мм: V

пер

= π 0,625

∙ 0,5 = 0,6 см

Для поковок, получаемых деформированием в торец, клещевина

отсутствует, т. е. V

кл

= 0.

Объем исходной прутковой заготовки V

исх

вычисляем по

формуле (12): V

исх

=1154+5,75+12,2+0,6 = 1172,6 см

Диаметр исходной заготовки определяем по формуле (22). Для

этого коэффициент устойчивости выбираем (см. формулу 21)

К= 2.

мм.83,5см35,8

6,1172

)1...8,0(

заг

D

По ГОСТ 2590-88 ближайшее большее значение диаметра

прутка составляет 85 мм (см. п. 2.2, с. 8). Для данного диаметра

сечение прутка составляет S = 56,7 см

Длина исходной заготовки определяется как отношение объема

поковки на ее сечение: L

ис. заг.

=1172/56,7 = 206 мм.

Проверяем величину коэффициента устойчивости: К=Н

заг

206/85 = = 2,43, что соответствует рекомендациям для штамповки на

КГШП.

6. Порядок выполнения работы

1. Изучить чертеж детали, выданный для проектирования

заготовки. Выявить возможные ошибки и исправить. Оценить

технологичность. При необходимости упростить конфигурацию с

целью возможности получения заготовки штамповкой.

2. Выбрать и обосновать способ штамповки.

3. Выбрать вид заготовки (отливка, пруток), вычислить массу

поковки (если она не задана на чертеже детали), назначить плоскость

разъема, припуски и допуски на обрабатываемые поверхности,

уклоны и радиусы закруглений.

4. Выполнить чертеж (эскиз) поковки.

5. Составить отчет с приведением расчетов и обоснованием

принятых значений припусков, радиусов закруглений и др.

7. Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Основные положения и расчеты по выбору конструктивных

элементов поковки.

3. Чертеж (эскиз) поковки с техническими требованиями.

4. Расчет размеров и массы исходной заготовки.

8. Контрольные вопросы

1. Какие методы штамповки стальных заготовок Вы знаете?

2. Перечислите достоинства и недостатки поковок перед

отливками.

3. При каких условиях возможно получение сквозного отверстия

при объемной штамповке?

4. Какие требования следует учитывать при выборе плоскости

разъема?

5. Какие факторы влияют на величину припусков, допусков на

обрабатываемые поверхности поковок и как они назначаются?

6. Каким образом назначаются штамповочные уклоны, радиусы

закруглений?

7. От чего зависит выбор формы наметок и перемычек?

8. Изложите правила оформления чертежа поковки.

9. Какие технические требования следует указать на чертеже

поковки?

Cписок литературы

1. Афонькин М. Г., Магницкая М. В. Производство заготовок в

машиностроении. – Л., Машиностроение, 1987. – 255 с.

2. Бабук В. В, Шкред В. А., Кривко Г. П. и др. Проектирование

технологических процессов механической обработки в

машиностроении. – Минск: Вышейшая школа, 1987. – 255 с.

3. Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. /Ред. Совет: Е. И.

Семенов (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1. Материалы

и нагрев. Оборудование. Ковка /Под ред. Е. И. Семенова. 1985. –

568 с.

4. Машиностроение. Энциклопедия. /Ред. Совет: К. В. Фролов

(пред.) и др. – М.: Машиностроение. Технологии заготовительных

производств. Т. III – 2. /И. Л. Акаро, Р. А. Андриевский, А. Ф.

Аржанов и др.; Под общ. ред. В. Ф. Мануйлова.–1996. – 736 с.

5. Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. /Ред. Совет: Е. И.

Семенов (пред.) и др./ Т. 2. Горячая штамповка – М.:

Машиностроение, 1986. – 592 с.

6. Швецов В. Д. Проектирование и производство заготовок.

Опорно-сигнальный развернутый курс: Учебное пособие /НГТУ. –

Нижний Новгород, 1993. - 207 с.

7. Лукин Л. Л. Выбор способа горячей объемной штамповки и

проектирование поковок: Методическое и справочное пособие к

выполнению практических занятий. Изд-во ИжГТУ. – Ижевск, 1997.

– 72 с.

8. ГОСТ 8479 – 70. Поковки из конструкционной углеродистой и

легированной стали. Общие технические условия. – М.: Изд.

Стандартов, 1989. – 16 c.

9. Машиностроение. Энциклопедия /Ред. Совет: К. В. Фролов

(пред) и др. – М.: Машиностроение. Стали. Чугуны. Т. II–2 /Г. Г.

Мухин, А. И. Беляков, Н. Н. Александрова и др.; Под общ. ред. О. А.

Банных и Н. Н. Александрова. – 2001. – 784 с.

10 . Технологичность конструкции изделий: Справочник /Т. К.

Алферов и др. Под ред. Ю. М. Амирова. – М.: Машиностроение,

1985. – 368 с.

11. ГОСТ 3.1126 – 88. Правила выполнения графических

документов на поковки. – М.: Изд. стандартов, 1993. – 4 с.

12. Руденко П. А., Харламов Ю. А., Плескач В. М.

Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учеб.

Пособие. – Киев: ВЫЩА шк., 1991. – 247 с.

Приложение 1

Сравнительная характеристика различных способов ГОШ

№

п/

Способ

штамповки (по

типу оборуд.)

Вид

штам-

повки

Скорость

деформа-

ции,

м/с

Технологические возможности и область применения

материал

поковок

масса

поковки,

кг

квали-

тет точ-

ности,

Т

СР

шерохо-

ватость,

мкм

/,

град.

Ким

ср

тип

произ-

вод-

ства

Конфигурация поковок и

наименование типовых

деталей

Штамповка на

паровоздушных и

прочих молотах

Отк 6…8 Любые

деформиру

е-мые

0,1..250 15-17

 320 5 - 7

7-10

0,5 СС

КС

Любой конфигурации и

сложности (рычаги,

переключатели, колеса)

Штамповка на

КГШП

Зак

Отк

0,6…0,8 То же 0,1..500 14-16

 160 1-3

3-5

0,65 М

КС

СС

Штамповка на

ГКМ

Зак

Отк

0,3…1,5 То же 0,2..100 13-17

 160 0-1,5

3 - 5

0,6 М

КС,

СС,

МС

Осесимметричные сред-

ней сложности (стержни,

втулки, кольца, валы.)

Штамповка на

винтовых прессах

Зак

Отк

3…4

1…2

Стали и спла-

вы трудно-

деформируе-

мые, мало-

пластичные

 40 14-15

 160 1-3

3-5

0,65 МС

СС

КС

Мелкие средней

сложности, высокие с

тонкими ребрами,

стержни любой конф.

Штамповка на

гидравлических

прессах

Зак

Отк

0,15…

0,20

 2000 13-15

 160 0,5-2

1-3

0,70 МС

СС

КС

Любой конфиг., крупные

(с площадью проекции до

2,5м

), в т.ч. типа панелей

Штамповка на

высокоскорост.

молотах (ВСШ)

Зак

Отк

12…40 Высоколегир.

стали, Al, Mg

и Ti сплав

0,05..12 12-14

 80 0-1

1-3

0,72 КС

СС

Средней сложности типа

фланцев, втулок, звез-

дочек, крыльчаток и т. п.

Штамповка

жидкого металла

(ШЖМ)

Зак 0,0015

…0,004

Сплавы

цветных

металлов

0,02..20 12-13

 40 0-0,5

0-3

0,78 СС

МС

КС

Средней сложности

тонкостенные с полостями,

ребрами, отростками

Примечания: 1. Вид штамповки: Отк – открытая, Зак – закрытая 2.  – штамповочный уклон наружных углов,  – то же, внутренних

углов; 3. Скорость деформации – скорость движения падающих частей молота или ползуна пресса.

Приложение 2

Стали, применяемые для кованых и штампованных изделий

Марка стали

Рекомен-

дуемый

интервал

ковки, °С

Сопротивление

горячей пласти-

ческой дефор-

мации, МПа

Примерное назначение

Ст3, Ст4, Ст5 1280-800 50-70

Детали неответственного назначения,

работающие при умеренных нагрузках

Сталь 15, 20 1250-800 50-80

Цементуемые детали – валики, рычаги, винты;

детали повышенной вязкости – оси, валы,

цилиндры воздушные, станицы

25, 30, 35 1250-800 70-100

Малонагруженные валы, оси, соединительные

муфты, тяги, винты, рычаги, крепёжные

изделия, цилиндры

40, 45 1200-800 80-110

Приводные и коленчатые валы, диски, фланцы,

шестерни, шпиндели

50, 55, 50Г 1180-800 90-120

Шестерни, штоки, прокатные валки, колёса,

эксцентрики

60, 65, 60Г,

65Г

1180-800 100-150

Бандажи, прокатные валки, эксцентрики,

колёса, пружинки

15Х, 20Х,

18ХГТ,

20ХГР

1200-800 60-90

Цементуемые детали – валики, шестерни,

пальцы небольших размеров

30Х, 35Х,

38Х, 40Х,

45Х, 50Х

1180-830 70-120

Оси, балансиры, шестерни, кулаки, рычаги,

коленчатые валы, ключи гаечные, шестерни,

поворотные кулаки

15ХГНТА,

20ХГНР

1200-900 60-90

Детали высокой прочности повышенной

вязкости: шестерни, поршневые пальцы,

ролики, распределительные валики

35ХГ2,

30ХГСА,

40ХГ, 38ХГН

1220-870 80-95

Детали средних размеров, испытывающие

значительные нагрузки

30ХМА,

35ХМ,

38ХВА

1220-880 90-110

Валы, роторы, диски и другие детали турбин,

шестерни, трансмиссионные валы, работающие

при температуре до 450-480 С.

40ХН,

30ХН2МА,

45ХН,

34ХН1М

1200-870 95-120

Крупные валы, шестерни, роторы, шатуны

ответственного назначения

30ХН3А,

35ХНМА,

30ХН2МА,

38ХМ10А,

34ХНЗМ,

40ХНВА,

35ХНМ2Ф,

40ХНМ2МА,

30ХН2ВФА,

38ХН3ВФА

1180-900 120-180

Крупные детали турбин и компрессоров: валы

роторы, диски наиболее ответственного

назначения

Приложение 3

Категории прочности и механические свойства сталей [ГОСТ 8479 - 70]

Катего-

рия

прочно-

сти

Механические свойства (не

менее)

Рекомендуемые марки сталей

0,2

МПа

НВ

* ; ψ,

КСU,

КДж

/м

Толщина поковки, мм

До 100 100-300 300-500 500-800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

КП175 175 355 101-

143

28;

640 Ст3, 15,

Ст3, Ст5,

15, 20, 25

Ст5, 20,

25, 30

Ст5, 20, 25,

30, 35

КП195 195 380 111-

156

26;

590 Ст3, 15,

20 , 25

Ст5, 20,

25, 30

Ст5, 25,

30, 35

КП215 215 430 123-

167

24;53 540 20, 25, 30 25, 30, 35,

20Х

30, 35, 40 35,40, 45

КП245 245 470 143-

179

22;48 490 25,30, 35,

40, 20Х

30, 35, 40,

35, 40, 45 35, 40, 45

КП275 275 530 156-

197

20;

440 35, 45,

35Г2

40, 45,

35Г2

40, 45,

35ХМ

45, 35ХМ

КП315 315 570 167-

207

17;

390 40, 45 45, 35ХМ 35ХМ 35ХМ

КП345 345 590 174-

217

18;

590 30Х, 40Х 35Х, 40Х,

35ХМА

40Х,

35ХМА,

38ХГН

35ХМА,

40ХН

КП395 395 615 187-

229

17;

590 30Х, 40Х 40Х,

35ХМА,

30ХГСА

45Х,

40ХН,

38ХГН

35ХНМА,

40ХН

КП440 440 635 197-

235

16;

590 30Х, 40Х,

18ХГТ,

30ХГСА

40Х, 45Х,

40ХМ,

35ХМА

45Х,

38ХГН,

34ХН1М

38ХН2МА

34ХН1М

КП490 490 655 212-

248

16;

590 40Х,

30ХГСА,

40ХН

30ХГСА,

40ХН

40ХН,

30Х1М,

30ХН2МА

35ХН1М,

38Х2Н2МА

38ХН2МА

КП540 540 685 223-

262

15;

590 40Х,

38ХС,

40ХГСА,

40ХН

38ХГН,

30Х2Н2МА,

35ХНМА

34ХН1М,

38Х2МА,

40ХН2МА

34ХН3М,

38ХН3МА3

8ХН3МФА

КП590 590 735 235-

277

14;

590 30ХГС,

38ХГН,

40ХН

34ХН1М,

35ХНМА,

38Х2Н2МА

34ХН1М,

35ХНМА,

38Х2Н2МА

34ХН3М

35ХН1М2Ф

38ХН3МФА

КП640

640 785 248-

293

13;

590 30ХГТ,

34ХН1М,

38Х2Н2М

38Х2Н2МА,

34ХНЗМ,

40ХН2МА

34ХНЗМ,

38Х2Н2МА,

40ХН2МА

34ХН3М,

35ХН1М2Ф

38ХН3МА

КП685

675 835 262-

311

13;

590 30ХГТ,

34ХН1М,

35ХНМА,

45ХНМФА

35ХНМА,

34ХН3М,

38ХНЗМ,

34ХН3М,

38ХН2М2А,

40ХН2МА

38ХН3МА

38ХН3МФА

Продолжение приложения 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

КП735 735 880 277-

321

13;

590 34ХН3М,

35ХНМА,

38Х2Н2МА

34ХН3М,

35ХНМА,

38ХН3МА

34ХНЗМА,

35ХН1М2Ф,

38ХН3МА

КП785 785 930 293-

331

12;

590 34ХН3М,

38ХН2Н2МА

38ХН3МФА

38ХН3МА,

38ХН3МФ

А,

35ХН1М2Ф

36Х2Н2МФА,

38ХН3МА,

38ХН3МФА

Примечания: 1. Категория прочности обозначается буквами КП и

цифрой, указывающей предел текучести.

2. По согласованию между изготовителем и потребителем допускается

определять вместо условного предела текучести (

0,2

) физический предел

текучести (

) с соблюдением норм для (

0,2

3. За толщину (диаметр) поковки принимают ее расчетное сечение под

термическую обработку.

4. Марки стали и нормы механических свойств указаны при

рекомендуемой термической обработке для углеродистых сталей —

нормализация, для легированных — закалка и высокий отпуск.

5 *—нормы приведены для поковок толщиной до 100 мм. Для поковок

большего сечения значения КСU будут ниже.