5. Обрезка облоя в обрезном штампе на кривошипном прессе при температуре 950±10 0С.
6. Обдувка песком в обдувочном барабане, необходимая для удаления окалины с поверхности полуфабриката.
7. Зачистка заусенцев и дефектов на наждачном станке.
8. Нагрев в электрической печи при температуре 1100±10 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 10-15 минут.
9. Правка штамповкой на молоте.
10. Обдувка песком в обдувочном барабане.
11.Зачистка дефектов по мере надобности.
12. Контроль качества готовой продукции.
Наиболее существенные недостатки базового технологического процесса определяются именно штамповкой полуфабрикатов на молоте, что влечет за собой:
1. Необходимость назначения больших припусков и напусков на штампуемое изделие, что влечет большую последующую механическую обработку полуфабрикатов
2. Необходимость назначения увеличенных штамповочных уклонов на поковку.
3. Необходимость назначения больших допусков на штампуемое изделие.
4. Достаточно большое количество брака и технологических отходов.
Все эти недостатки приводят к тому, что при производстве изделий коэффициент использования материала оказывался достаточно низким, а в современных условиях, когда стоимость исходного материала оказывает наиболее значительное влияние на себестоимость изготовления продукции, производство деталей типа "фланец" становилось экономически не выгодным.
Кроме того, необходимость применения больших припусков, допусков и штамповочных уклонов приводило к достаточно большим объемам последующей механической обработки полуфабрикатов (обработки резанием на токарных и фрезерных станках).
Поэтому, при переходе к серийному производству деталей типа "фланец" с годовой программой выпуска 200 000 шт./год было принято решение перевести процесс штамповки полуфабрикатов с штамповки на молотах на фрикционные пресса. При штамповке в открытых штампах на фрикционных прессах по сравнению с штамповкой на молотах могут быть существенно снижены величины припусков на штамповку, штамповочных уклонов, допусков и т.д., что влечет за собой повышение коэффициента использования материала изделия.
Кроме того, перевод процесса производства детали типа "фланец" с участка молотовой штамповки на участок штамповки на фрикционных прессах позволяет исключить одну "лишнюю" операцию нагрева заготовок после штамповки и перед обрезкой облоя. Дело в том, что полуфабрикаты производимые штамповкой на молоте, складывались в металлический короб и после этого перемещались на участок фрикционных прессов для последующий обрезки облоя. Естественно, что процесс наполнения короба отштампованными заготовками и процесс транспортировки на участок фрикционных прессов занимал достаточно большой промежуток времени. Полуфабрикаты остывали, и требовался дополнительный нагрев полуфабрикатов перед обрезкой облоя.
Перевод штамповки на фрикционный пресс позволил обрезать облой на соседнем кривошипном прессе меньшего усилия в специальном обрезном штампе. В данном случае дополнительный нагрев не требуется; обрезка облоя производиться на остаточном тепле, после основной операции штамповки.
Таким образом, для перевода процесса изготовления детали типа "фланец" горячей объемной штамповкой на фрикционном прессе необходимо разработать новый технологический процесс, провести основные расчеты, выбрать оборудование, сконструировать штамповую оснастку и предусмотреть мероприятия по автоматизации и механизации производства [1].
4.Разработка нового технологического процесса изготовления детали типа "Фланец"
Технологическая схема нового процесса изготовления детали типа "фланец" из сплава ЭИ868 разработана на основе базовой схемы технологического процесса, и выглядит следующим образом:
1. Резка прутка сплава ЭИ868 на штучные заготовки.
2. Нагрев в электрической печи при температуре 1140±5 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 15-20 минут.
3. Горячая объемная штамповка в открытом штампе на фрикционном прессе.
4. Обрезка облоя в обрезном штампе на кривошипном прессе при остаточной температуре.
5. Обдувка песком в обдувочном барабане, необходимая для удаления окалины с поверхности полуфабриката.
6. Зачистка заусенцев и дефектов на наждачном станке.
7. Нагрев в электрической печи при температуре 1100±5 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 10-15 минут.
8. Правка штамповкой на кривошипном прессе.
9. Обдувка песком в обдувочном барабане.
10.Зачистка дефектов по мере надобности.
11. Контроль качества готовой продукции.
Для определения энергосиловых параметров деформационных операций и выбора оборудования необходимо в первую очередь провести анализ детали, назначить припуски и уклоны, разработать чертеж горячей поковки, определить усилие штамповки и обрезки облоя.
При анализе чертежа чистовой детали определяются геометрические особенности получаемой детали, может быть сделана ориентировочная наметка перечня технологических переходов и выбирается способ деформации. Выбор способа производства данной детали (ковка или штамповка) определяется величиной партии изготавливаемых деталей в зависимости от группы сложности, которых пять [4, 7]:
1. Детали типа тел вращения (фланцы, небольшие диски и др.), а также
детали типа стержень с утолщением.
2. Плоские детали с небольшими выступами.
3. Детали типа рычагов, кронштейнов, качалок, с небольшими односторонними выступами, а также детали типа тел вращения с отростками и глубокими полостями.
4. Детали арматуры (тройники, угольники, корпусные детали).
5. Детали сложной конфигурации.
Ковка и штамповка, как и другие виды ОМД, основаны на использовании пластичности обрабатываемых заготовок, на их способности без разрушения изменять форму и размеры. К металлам, обрабатываемых ковкой и штамповкой, относят в первую очередь сталь различных марок, многие цветные сплавы, алюминиевые, магниевые и медные, а также сплавы на основе никеля и титана.
Данная деталь имеет симметричную форму, выполнена из сплава ЭИ868. Изделие предполагается выполнять штамповкой на винтовом фрикционном прессе, затем поковку обрабатывают в механическом цехе до размеров чистовой детали. Эскиз чистовой детали показан на рис 1. На основе чертежа чистовой детали можем сделать вывод о том, что деталь относится к первой группе сложности, и может быть изготовлена горячей объемной штамповкой в открытом штампе [4, 7].
Объемной штамповкой называется процесс ОМД, заключающийся в деформирование заготовки, в результате чего металл заполняет полость инструмента - штамп, называемую ручьем, профиль которой в сомкнутом состоянии штампа соответствует требуемой форме с учетом термической усадки материала изделии.
Объёмная штамповка обеспечивает более высокую производительность, точность формы и размеров поковок, идентичность их при производстве крупных партий, меньше утомляет рабочего и меньшей степени связана с его квалификацией, легче поддается механизации и автоматизации, чем другие процессы обработки металлов давлением, например ковка.
Штамповочные процессы можно классифицировать по типу применяемого штампа:
- штамповка в открытых штампах;
- штамповка в закрытых штампах.
Штамп называется открытым, если профиль штамповки формируется в обеих половинах штампа и при этом часть металла может вытекать на плоскость разъёма. Если бы открытый штамп не имел облойной канавки, то возможные колебания объема заготовки приводили бы к недоштамповке по высоте или недооформлению детали. Поэтому во всех случаях штамповка производится с облойной канавкой, в которую вытесняется "лишний" металл [4, 6, 7]
Штамп считается закрытым, если профиль штамповки формируется в одной половине штампа (обычно в нижней), которую в этом случае называют матрицей. Избыток металла может выходить в зазор пуансон - матрица, если позволяет величина зазора. Удаление поковки из ручья открытого штампа производится клещами или выталкивателем.
Чертеж штамповки составляют по чертежу готовой детали. Контур готовой детали наносят либо пунктирной, либо тонкой сплошной линией, а размеры готовой детали наносят либо в скобках под соответствующими размерами штамповки [1].
Все штампованные заготовки, как правило, подвергают последующей механической обработке. Степень точности штамповочных заготовок количественно определяется двумя факторами:
- припусками на механическую обработку;
- допусками на размеры.
Припуски на механическую обработку, связанны с необходимостью достижения нужной точности и чистоты. Величина этих припусков определяется требуемой чистотой и точностью поверхности после механической обработки, а также искажением формы, имеющем место при горячей штамповке (смещение, коробление, дефекты на поверхности в виде зажимов).