Вербицкий Е.И. Добровольский И.Г. Курсовое проектирование по горячей штамповке

Подождите немного. Документ загружается.

обусловливающие прочность штампа, легкость его изго-

товления и извлечения отштампованной поковки. Труд-

нозаполняемые полости ручья обычно располагаются в

верхнем штампе.

Это общее правило имеет много исключений, опре-

деляемых задачами снижения массы поковки, уменьше-

ния отходов, упрощения изготовления ковочного и

обрезного штампов, заготовительных переходов и т. п.

Назначение допусков на изготовление поковки. На-

значение размерных допусков обусловлено неточностью

изготовления поковки. Действующий стандарт на сталь-

ные поковки включает в себя все отклонения от номи-

нальных размеров поковки, причинами которых могут

быть: недоштамповка по высоте; износ и неполное за-

полнение полости окончательного ручья; упругие дефор-

мации штампа и колебания в усадке при остывании по-

ковок; отклонения формы, вызываемые смещением по-

ловин штампов; кривизна осей и овальность сечений;

эксцентричность при пробивке; наличие различного рода

поверхностных дефектов и т. п.

Допуски назначаются в зависимости от требуемой

точности, массы, размеров, группы стали и степени

сложности поковки. При этом основными исходными

параметрами являются масса и размер поковки, опре-

деляющие величины допусков для поковок, изготовля-

емых из стали группы М1, степени сложности С1. Для

поковок, штампуемых из легированных сталей, стандарт

предусматривает увеличенные допускаемые отклонения

размеров, определямые из одних и тех же таблиц с по-

мощью несложного построения.

Таблицы ГОСТ 7505—74 составлены отдельно для

поковок нормальной и повышенной точности изготовле-

ния, причем особенностью их построения является рас-

положение колонки массы поковок в середине таблиц.

По правую сторону определяются допускаемые откло-

нения на размеры, а по левую

—

допускаемая величина

заусенца и смещения штампа. Наряду со степенью слож-

ности поковки учитывается и конфигурация поверхности

разъема штампа (плоская или изогнутая).

Указанный способ определения допусков распро-

страняется на все внешние и внутренние размеры поко-

вок, причем для последних табличные отклонения берут-

ся с обратными знаками.

21!

ГОСТ 7505—74 регламентирует также допускаемые

отклонения на межцентровые расстояния; по несоосно-

сти прошиваемых в поковках отверстий по отношению к

внешним контурам поковок; по изогнутости, неплоско-

стности, непрямолинейности (для плоских поверхно-

стей), а также по радиальному биению (для цилиндри-

ческих поверхностей); на угловые размеры, определяю-

щие расположение отдельных элементов поковок; на

радиусы закруглений и штамповочные уклоны. Указан-

ные допуски не включают ранее рассмотренных элемен-

тов, не зависят от других допусков, а являются допол-

нением к ним. Соответствующие таблицы стандарта

содержат величины допускаемых отклонений в зависи-

мости от классов точности изготовления.

Допуски на радиусы закруглений и штамповочные

уклоны указываются на чертеже поковки только по тре-

бованию потребителя.

Указанным стандартом устанавливается также ве-

личина допускаемых торцовых заусенцев для поковок

разных степеней сложности.

Допуски на неоговариваемые размеры поковки опре-

деляются из расчета ±0,7 поля допуска по ширине или

.длине поковки.

Припуски на механическую обработку. ГОСТ 7505—

74 указывает также величину наибольших припусков на

последующую механическую обработку поковок в зави-

симости от требуемой шероховатости поверхности

(ГОСТ 2789—73).

Правила пользования таблицами припусков с уче-

том массы и размеров поковки, шероховатости ее по-

верхностей, точности изготовления, группы стали и сте-

пени сложности поковки аналогичны рассмотренным

ранее.

Помимо регламентированных табличных значений

припусков, при изготовлении стержневых поковок с

двусторонней высадкой или поковок, у которых стерж-

ни не подвергаются деформации, должны учитываться

допуски по длине стержней. Стандарт допускает также

индивидуальное назначение припусков на поковки, обра-

батываемые в сварном или собранном виде, при стыков-

ке агрегатов и т. п. Им же устанавливаются и наимень-

шие радиусы закруглений внешних углов поковок.

При пламенном нагреве металла допускается уве-

:22

личение припуска до 0,5—0,8 мм для поковок массой

2,5—6,0 кг и до 1,0 мм для более массивных поковок.

Кроме указанных, в чертеж поковки по требованию'

потребителя могут быть внесены припуски, учитываю-

щие дополнительные технологические операции.

Установление кузнечных напусков. К кузнечным на-

пускам в стандарте отнесены объемы, характеризуемые

штамповочными уклонами, внутренними радиусами за-

круглений, перемычками намеченных отверстий и до-

полняющими припусками.

Штамповочные уклоны устанавливаются при штам-

повке на молотах и прессах на всех вертикальных по-

верхностях поковок, а при изготовлении последних на

ГКМ на всех поверхностях выступов, углублений и

сквозных отверстий, выполняемых пуансонами. При

штамповке ступенчатых поковок на горизонтально-ко-

вочных машинах уклоны назначаются также на всех

замкнутых штампом поверхностях, располагающихся

перпендикулярно к движению высадочного ползуна.

Величина штамповочных уклонов определяется в 7°

для внешних и 10° для внутренних поверхностей при

штамповке на молотах и соответственно 5 и 7° при штам-

повке на прессах с выталкивателем и ГКМ. При изго-

товлении поковок с впадинами или сквозными отвер-

стиями на ГКМ уклоны на поверхностях впадин или

отверстий не должны превышать 3°.

Конструирование наметок и пленок под пробивку.

При штамповке поковок с глухими полостями или сквоз-

ными отверстиями стремятся получить наметки возмож-

но большего объема, что обеспечивает экономию метал-

ла и уменьшение механической обработки.

Выполнение сквозных отверстий или углублений в.

штампованных поковках при изготовлении их на моло-

тах и прессах обязательно в тех случаях, когда оси от-

верстий или углублений совпадают с направлением дви-

жения верхнего штампа, а размеры или диаметры их

больше или равны высоте элемента поковки, в котором

они расположены. В случае штамповки на ГКМ обяза-

тельно также выполнение сквозных отверстий и углубле-

ний при совпадении оси последних с направлением дви-

жения высадочного ползуна.

Вследствие малой стойкости кузнечных знаков и про-

шивных пуансонов, оформляющих указанные наметки

отверстий, полости диаметром менее 30 мм при горячей

объемной штамповке не выполняют.

При штамповке поковок деталей большой высоты с

отверстием ограничиваются получением лишь глухих

наметок без последующей пробивки перемычек. Дей-

ствующий стандарт для глухих наметок устанавливает

предельную глубину в 0,8 их диаметра. При этом если

глухая наметка не ограничена глубиной выемки гото-

вой детали, то полное скругление вершины полости ре-

комендуется производить одним радиусом.

При штамповке' поковок на ГКМ длина сквозных

отверстий не должна превышать трех диаметров.

При штамповке на молотах и прессах сквозные от-

верстия получаются последующей пробивкой перемычек,

предварительно оформляемых в ковочных штампах. Из-

лишне толстая перемычка затрудняет пробивку от-

верстия, а слишком тонкая снижает стойкость кузнеч-

ных знаков.

Толщина обыкновенной (плоской) перемычки (рис.

1.1, а) определяется в зависимости от диаметра проши-

ваемого углубления /) и глубины к прошивки по эмпи-

рической формуле

5=0,45 У В — 0,25/1 — 5 +0,6 УК. (1.1)

Если глубина прошивки меньше диаметра прошивае-

мой полости Ь в 2,5 раза и более, для облегчения разда-

чи металла в стороны применяется наметка с раскосом

(рис. 1.1,6). Минимальная толщина перемычки в этом

случае составляет 5

т = 0,655, а максимальная —

5тах= 1,355, где 5 подсчитывается по формуле (1.1).

Диаметр плоского участка при этом составляет й\та

л:

(0,12с?

мм.

Радиусы закруглений вершин наметок в предвари-

тельном ручье, а также в окончательном, если штампу-

ют без предварительного ручья, рекомендуется опреде-

лять по формуле

Г1 = г + 0,\Н

ММ, где г — внутренний

радиус закругления, принятый для данной поковки.

При штамповке с применением предварительного

ручья, в котором имеется наметка, выполненная с рас-

косом, в окончательном ручье наметку можно сделать

либо плоской, либо с магазином (рис. 1.1, в). В этом

случае радиусы закругления назначаются вдвое мень-

шими, чем в предварительном, а размеры Н

/2 и Ъ

ка-

навки под перемычку определяются как для нормально-

го облоя.

Для низких поковок при

Н/сК.0,07

(после раздачи металла

на плоских бойках или в предварительном ручье с плоской

наметкой) рекомендуются наметки с карманом (рис. 1.1, г).

После штамповки в окончательном ручье карман не должен

полностью заполняться. При этом толщина перемычки в

Рис. 1. 1 Разновидности наметок

месте среза при пробивке определяется по формуле 5

=0,4]/с(, глубина кармана равна 55

, радиус скругления

{

=ЪН, а радиус г

находят графически.

Оформление чертежа поковки и установление техни-

ческих требований. Чертеж холодной поковки является

основным технологическим документом в цехе. Разраба-

тывают его на основе чистового чертежа детали.

Готовую деталь на чертеже поковки показывают

штрихпунктирной линией (сплошной тонкой линией),

давая лишь необходимые контуры детали, наглядно по-

казывающие наличие припуска на обработку. Подобное

изображение готовой детали следует давать преимущест-

венно в разрезах и сечениях только один раз, не повто-

ряя его в других проекциях поковки.

При оформлении чертежа поковки последнюю вы-

черчивают в том положении, которое она занимает в

штампе, масштаб вычерчивания 1:1. Допустимы

уменьшение масштаба (1:2) при вычерчивании круп-

ногабаритных поковок (свыше 750 мм) и увеличение

последнего (2:1) для поковок сложных форм размером

менее 50 мм. В случае вычерчивания поковки в масшта-

бе 1 : 2 сложные сечения даются в натуральную вели-

чину.

Система простановки размеров поковки должна пол-

ностью соответствовать системе размеров детали и учи-

тывать: исходные базы механической обработки; удоб-

ство проверки величины припуска путем сравнения раз-

меров на чертеже поковки с размерами готовой детали;

удобство проверки размеров на поковке; простоту раз-

метки поковки при контроле. На чертеже холодной по-

ковки не следует указывать размеров, определяющих

линию разъема.

Поскольку чертеж холодной поковки необходим при

приеме поковок, все размеры на нем проставляются с

допусками. Кроме этого, на чертеже поковки дают ее

название и массу, а также марку материала и способ

нагрева.

В технических требованиях указываются: класс точ-

ности изготовления; степень сложности поковки; допу-

скаемая величина заусенца и смещение штампа; точ-

ность неоговариваемых размеров поковки; допуски по

несоосности прошиваемых в поковках наметок к внеш-

ним контурам поковки; допускаемые отклонения по

изогнутости, неплоскостности и непрямолинейности (для

плоских поверхностей), а также радиальному биению

(для цилиндрических поверхностей); не обозначенные на

чертеже радиусы закруглений и штамповочные уклоны;

допуски на радиусы закруглений; термообработка и

твердость поковок; глубина внешних дефектов и т. п.

При предъявлении к поковке особых условий в тех-

нические требования могут быть включены также ука-

зание места отпечатка при испытании твердости, места

клеймения, места образцов, вырезаемых для механиче-

ских испытаний.

Разработка чертежа горячей поковки. Чертеж горя-

чей поковки составляется по чертежу холодной и вычер-

чивается в том же масштабе. Номинальные размеры на

чертежах горячей и холодной поковок отличаются меж-

ду собой на величину тепловой усадки, разной для раз-

личных металлов и сплавов. Кроме этого, приходится

учитывать неравномерность усадки отдельных (тонких

и длинных быстро стынущих) элементов поковки.

Для ориентировочных расчетов температуру оконча-

ния штамповки стали принимают равной 900—1000 °С,

что соответствует линейной усадке примерно 1,2%.

Размеры на чертеже горячей поковки даются без;

допусков с учетом особенностей разметки поковки на

штампе и разметки шаблонов. Для этого необходимо

указывать полностью все данные для построения линии

разъема, проставляя от нее размеры по высоте. Для

облегчения разметки напусков, образуемых штамповоч-

ными уклонами, следует указывать горизонтальные от-

резки напусков. В примечаниях к чертежу обычно дают-

ся сведения о величине учтенной усадки и неоговорен-

ных штамповочных уклонах и радиусах закругления.

Глава 2. ШТАМПОВКА НА МОЛОТАХ

Горячая объемная штамповка на молотах до настоя-

щего времени остается наиболее широко применяемым и

экономичным способом производства поковок в первую

очередь с тонкими полотнами (типа рожковых гаечных

ключей), рычагов и вилок с тонкими стержнями, поко-

вок типа развилин, гусенечных трактов и т.

Д.

Штампов-

ка на молотах может осуществляться в открытых и за-

крытых штампах, одноручьевых и многоручьевых, из

мерных и фасонных (предварительно спрофилирован-

ных) заготовок.

Для повышения производительности и упрощения

конфигурации поковок применяется многоштучная

штамповка. На молотах возможна штамповка от прутка

с отделением поковок отрубным ножом в том же

итампе.

Высокая скорость бабы молота (6—7 м/с) способ-

ствует лучшему заполнению верхнего штампа, подстыв-

шая, соприкасающаяся со штампом длительное время

нижняя часть заготовки деформируется хуже, что и

определяет размещение поковки в штампе.

Ударный характер работы молота приводит к необ-

ходимости изготовлять массивные цельноблочные штам-

пы или штампы со вставками, закрепленными горячей

посадкой или клином.

Большая маневренность бабы и высокая скорость

обеспечивают высокую производительность, однако тре-

буют от штамповщика большой физической силы, лов-

кости и выносливости.

Для многоручьевой штамповки применяются паро-

воздушные молоты двойного действия с массой падаю-

щих частей от 0,63 т до 25 т и энергией удара 16—

630 кДж, на которых штампуют поковки массой

0,1 —

1000 кг. Основные параметры отечественных молотов

приведены в ГОСТ 7024—75.

Для одноручьевой, а иногда многоручьевой штам-

повки, используются паровоздушные штамповочные мо-

лоты простого действия, энергия удара которых ниже

на 30—40%, чем у паровоздушных молотов двойного

действия при той же массе падающих частей.

2.1. Классификация поковок

Технологический процесс штамповки зависит от спо-

соба штамповки, формы и размеров изготовляемой

поковки, определяющих правильность выбора загото-

вительных и предварительных штамповочных ручьев и

влияющих на экономичность производства.

Под способом штамповки следует понимать

штамповку плашмя (поперек оси заготовки) или штам-

повку осадкой в торец (вдоль оси заготовки).

Наиболее точная и удобная классификация поковок

сделана Е. И. Семеновым [12].

В зависимости от способа штамповки все поковки

разделяются на две группы: I — поковки, штампуемые

плашмя; II — поковки, штампуемые осадкой в торец.

В первую группу входит шесть подгрупп в зависимости

от соотношения размеров поковки в плане, формы глав-

ной оси и линии разъема. Каждая подгруппа разбита на

типы А и Б, которые учитывают сложность поперечных

сечений поковки и, следовательно, необходимость при-

менения заготовительно-предварительных и предвари-

тельных штамповочных ручьев.

Аналогично классифицируются поковки второй груп-

пы, в которую входит три подгруппы, подразделяющиеся

на типы А и Б. В каждой группе приведены характер-

ные особенности технологии штамповки поковок каждой

подгруппы, возможные комбинации применяемых заго-

товительных ручьев.

Индексация поковки осуществляется следующим

образом: номер группы, номер подгруппы, тип. Напри-

мер, 1—4—Б обозначает:

— группа, 4 — подгруппа,

тип Б.

Пользуясь классификацией при разработке техноло-

гического процесса штамповки, следует вначале рассмо-

треть, как штампуют поковки аналогичной формы, т. е.

относящиеся к соответствующей группе, подгруппе и

типу.

Форма и размеры заусенечной канавки выбираются в

зависимости от способа штамповки и последующих

обрезки заусенца и пробивки отверстия. Наиболее рас-

пространенные типы заусенечных канавок приведены на

рис. 2.1.

2.2. Конструирование заусенечной канавки

•к

Рис. 2.1. Типы заусенечной канавки

Тип I — мостик заусенечной канавки и магазин рас-

положены в верхнем штампе. Эта форма обеспечивает

наибольшую стойкость, так как верхний штамп нагрева-

ется меньше нижнего.

Тип II — мостик и магазин находятся в нижнем

штампе. Применяется в тех случаях, когда при обрезке

поковку необходимо кантовать на 180°, что вызвано

сложной формой верхнего торца поковки, т. е. для упро-

щения обрезного штампа, и при расположении полости

ручья только в нижнем штампе.

Тип III — магазин содержится в верхнем и нижнем

штампах, используется на отдельных участках или по

всему контуру ручья при изготовлении поковок сложной

формы (коленчатый вал) с повышенным отходом метал-

ла в облой.

Тип IV — ширина мостика в нижнем штампе больше,

чем в верхнем, обеспечивает повышенную стойкость мо-

стика в нижнем, наиболее нагреваемом штампе.

Тип V — мостик с дополнительным карманом — при-

меняется на отдельных участках контура ручья с целью

заполнения глубоких и сложных полостей штампа.

Тип VI — коническая заусенечная канавка без мага-

зина — используется при штамповке круглых поковок

простой формы с целью сокращения расхода металла в

облой (малоотходная штамповка). При изготовлении

этой канавки необходимо четко фиксировать заготовку

в штамповочном ручье для равномерного образования

облоя и точно укладывать поковку в обрезной штамп

во избежание задиров при обрезке.

Определение размеров заусенечной канавки типа I

производится по табл. 2.1 в зависимости от высоты

облойного мостика Н

Высота мостика для поковок произвольной формы опре-

деляется по формуле

—

0,015}^Р

, где Р

—площадь

поковки в плане.

Для квадратных в плане поковок со стороной А

0,015

Аа, а для круглых диаметром Б

0,015

Е>

Площадь Р

для поковок с развилинами и поковок

сложной формы определяется с учетом перемычек, при

многоштучной штамповке—по контуру всех одновремен-

но штампуемых поковок. При определении размеров

канавки по табл. 2.1 ширину магазина и мостика (№ 1—•

3) следует выбирать в зависимости от сложности поков-