Ковка и штамповка изделий (стр. 3 из 6)
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
Vзаг = 407189 + 63698 + 3257 + 13452.3 = 487596,3 мм.
Следовательно, масса заготовки будет равна
Mзаг = ρ * Vзаг, (11)
Mзаг = 7,82 * 10-6 * 487596,3 = 3,813 кг.
Размеры заготовки во избежание ее искривления при обработке, должны удовлетворять условию
m= Lзаг / Dзаг ≤ 2,8, (12)
где m – коэффициент, равный 2,8…1,5, так как операция осадки производится на КГШП mпринимают примерно равное 1,8.
Задавшись m, можно найти диаметр круглой заготовки по формуле:
dзагґ = 1.08 * 3√ (Vзаг / m), (13)dзагґ= 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 ш 70+0,5-1,1 мм по ГОСТ 2590 – 71 из марки стали сталь 45 ГОСТ 1050 - 88.
круг В - 70 ГОСТ2590 – 71Сталь45 ГОСТ 1050 - 88
Длина заготовки определяется по формуле
Lзаг =4 * Vзаг ґ/ π * dзаг2 , (15)
Lзаг =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 ш 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.
Pопер = k * σср *Fср, (16)
где k – коэффициент, учитывающий состояние режущих кромок ножей, k = 1,6.
σср = 0,7 * σвр, (17)
σср = 0,7 * 610 = 427 МПа,
Fср – площадь среза
Fср = π * dзаг2 / 4, (18)
Fср = 3,14 * 702 / 4 = 3846,5 мм2.
Тогда по формуле (16)
Pопер = 1,6 * 427 * 3846,5 = 2327 кН.
По найденному усилию и диаметру отрезаемой заготовки выбираются сортовые кривошипные закрытые ножницы для разрезки сортового проката на заготовки машиностроительного назначения модели Н1534, [1.стр194]. Их технические данные приведены в табл. 3.
Табл.3 – технические данные ножниц
| Номинальное усилие, кН | 2500 | |
| Число ходов в минуту | 40 | |
| Наибольший размер разрезаемого проката, мм | круг | 100 |
| квадрат | 90 | |
| полоса | 300 | |
| Наибольшая длина отрезаемой заготовки, мм | 630 | |
| Мощность привода, кВт | 20 | |
| Габаритные размеры, мм | 7000* *3050*3000 | |
| Масса ножниц в тоннах | 12,7 | |
| Элементы опорного конца, ммсflзаж | 402060 | |
рис.5 – Схема элементов опорного конца
3.3 ОПРЕДЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСКРОЯ И НОРМЫ
РАСХОДА МЕТАЛЛА.
Выберем прокат немерной длины, так как в условиях массового производства экономически это наиболее выгоднее. Норма расхода на поковки, изготовляемые из металлопроката немерной длины, рассчитывается по формуле.
N = q /n * lр.у. / (lр.у. – lобр – lн - lзаж ) * Куг , (19)
где q – масса заготовки, q = 3,81 кг,
n – количество поковок из одной заготовки, n = 1,
lр.у – средняя длина немерного проката, lр.у = 3750мм,
lобр – длина обрезки дефектного конца, мм,
lобр = 0,5 * dзаг , (20)
lобр = 0,5 * 70 = 35 мм.
lн – наименьшая длина некратности, мм
lотх = (lзаж + lн), (21)
lотх – длина отхода, мм. Так как lзаг > lзаж, то
lотх = (lзаг + 0,5 * dзаг) / 2, (22)
lотх = (127 + 0,5 * 70) / 2 = 81 мм
Куг = 1, так как температура нагрева меньше 750С°.
Тогда
N = 3,81 / 1 * 3750 / (3750 – 35 – 81) *1 = 3,932 кг,
Коэффициент использования металла
Ким = Мдет / N, (23)
Ким = 1,87 /3,932 = 0,47 кг.
Коэффициент раскроя
Кр = Мзаг / N, (24)
Кр = 3,81 / 3,93= 0,97.
Коэффициент точности поковки
Кпок = Мдет / Мпок, (25)
Кпок = 1,87 / 3,81 = 0,49.
Коэффициент точности заготовки
Кзаг = Мпок / Мзаг, (26)
Кзаг = 3,81 / 3,91 = 0,97.
3.4 ВЫБОР ОПЕРАЦИЙ И ПЕРЕХОДОВ ШТАМПОВКИ
Поковки, штампуемые на КГШП, подразделяют:
В зависимости от характера формоизменения и течение металла при формоизменении - на два класса: класс поковок получаемых с преобладанием процесса осадки, и класс поковок, получаемых с преобладанием процесса выдавливания.
В зависимости от конфигурации и сложности изготовления - на пять основных групп. Методы изготовления учитывают при выделении подгрупп поковок.
Поковка детали «фланец» (приложение 4) является симметричной поковкой, круглой в плане, изготовляемой осадкой в торец с одновременным выдавливанием. По всем этим признакам она относится к 1- ой группе 3 – ей подгруппы [1.стр 179].Учитывая принадлежность поковки к этой группе и подгруппе ее можно получить за два перехода с применением осадочной площадки. Штамповка производится в открытом штампе.
В технологическом процессе используются две операции
1. штамповка.
2. обрезка облоя.
3.5 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ШТАМПОВКИ
После разрезки проката на сортовых ножницах по скату – рольгангу заготовки попадают в тару, которая транспортируется мостовым краном к индукционному нагревателю для нагрева.
Температура металла:
- под осадку 1250 °С;
- под штамповку 1150 °С;
- обрезка облоя 950 °С.
3.6 ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ ЗАГОТОВОК
Индукционные нагреватели применяемые в кузнечно - штамповочном производстве, конструктивно состоят из средств нагрева – индукторов и механизмов загрузки, перемещения и выгрузки нагреваемых заготовок.
Параметры индуктора получены из практики индукционного нагрева заготовок перед штамповкой на отечественных заводах [2.стр.263.табл.5], они приведены в табл.4
Табл.4 параметры индуктора
| Внутренний диаметр, мм | 130 |
| Длина обмотки, мм | 760 |
| Число витков | 40 |
| Число заготовок в индукторе | 4 |
| Частота тока, кГц | 2,5 |
| Напряжение, В | 750 |
| Средняя мощность генератора, кВт | 155 |
| Темп выдачи заготовки, с | 33 |
| Время нагрева заготовки, с | 132 |
| Производительность, кг/ч | 425 |
Для работы при напряжении 127 В индуктор подключается через понижающий трансформатор.
Данный нагреватель является нагревателем методического действия. В таком нагревателе заготовки перемещаются с постоянной скоростью с помощью пневматического механизма. В индукторе одновременно находятся 4 заготовки. Транспортирование нагретых заготовок для последующих операций осуществляется по цепному транспортеру.
3.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОСАЖЕННОЙ ЗАГОТОВКИ
Осадка заготовок производится с целью приближения размеров заготовки к размерам поковки и тем, самым снизить работу деформации в окончательном ручье и повысить его стойкость. При осадке удаляется подавляющее количество окалины, образующейся при нагреве заготовки. Процесс осадки производится до уменьшения высоты исходной заготовки на 30…50%.
Dо = 63 мм,
Но=156,5 мм.
Средний диаметр после осадки берется из программы «ZAG», результат на следующей странице.
D = 106 мм,
H = 60 мм.
рис. 6 – Параметры заготовки исходной и осаженной.
После операции осадки штамповщик перекладывает заготовку клещами (клещи продольные) в окончательный ручей. Температура заготовки в этот момент t = 1150°С.
3.8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ШТАМПОВКИ
Окончательную штамповку проводят в открытом ручье. Температура заготовки перед штамповкой t= 1100°С.
Расчет усилий штамповки на КГШП необходимо выполнять с максимально возможной точностью, так как при использовании пресса с недостаточным усилием может произойти авария, а при использовании пресса по завышенному усилию пресс будет использоваться нерационально.
Усилие при штамповке осаживанием в открытых штампах определяют по формуле
Р = σт *{(1,5+ μо * b/ hо )*Fо +(2* μ * b/ hо -0.375 +1.25* lnd/hо )* Fп} (26)
где σт - предел текучести металла при температуре штамповки, МПа;
μо – коэффициент внешнего трения (на мостике облоя); в расчете
принимается его максимальное значение, равное 0,5;
b, hо – ширина и толщина мостика облоя, мм;
Fо – площадь проекции мостика облоя, мм2;
d – диаметр поковки, мм;
Fп – площадь проекции поковки на плоскость разъема, мм2;
Предел текучести металла принимают приблизительно равным временному сопротивлению растяжению при соответствующих температуре и скорости деформации. В нашем случае
σт = σв * ώ,
где ώ – скоростной коэффициент, ώ = 1,7, т.к. tд / tпл = 0,6…0,7, ε / ε0 ≤1000 [2,стр. 143].
σт = σв * ώ = 51 * 1,7 = 86,7 МПа, смотри табл. 2.