Содержание
Введение
1.Обоснование рациональности способа горячей объемной штамповки..
1.1 Анализ конструкции детали
1.2 Характеристика материала детали
1.3 Преимущества штамповки на КГШП
1.4 Преимущества индукционного нагрева
1.5 Выбор способа штамповки поковки
2. Конструирование поковки
2.1 Выбор поверхности разъема штампа
2.2 Исходные данные
2.3 Припуски и кузнечные напуски
2.4 Размеры поковки и допускаемые отклонения
2.5 Назначение напусков
2.6 Определение массы поковки
2.7 Разработка чертежа поковки
3. Технологический процесс
3.1 Определение размеров исходной заготовки
3.2 Определение усилия отрезки заготовки
3.3 Определение коэффициента раскроя и нормы расхода металла
3.4 Выбор операций и переходов штамповки
3.5 Температурный режим штамповки
3.6 Индукционный нагрев заготовок
3.7 Определение размеров осаженной заготовки
3.8 Определение усилия штамповки
3.9 Смазочные материалы
3.10 Определение усилия обрезки облоя
3.11 Термическая обработка поковок
3.12 Очистка поковок от окалины
3.13 Технологическая карта техпроцесса
3.14 Контроль поковок
4. Проектирование штампов
4.1 Проектирование штампа КГШП
4.2 Проектирование обрезного штампа совмещенного действия
4.3 Эксплуатация штампов
Литература
Приложения
Введение
Ковка и штамповка поковок деталей машин, инструмента других металлоизделий являются древнейшими процессами металлообработки, но и в наше время эти процессы наиболее распространены из – за высокой производительности, экономичности и качества продукции.
Экономное расходование металла при изготовлении поковок заложено в самой идее пластического формоизменения при обработке давлением, которая состоит в преобразовании заготовки простой формы в заготовку сложной формы того же объема. Отходы производства поковок не присущи технологии ковки и объемной штамповки и большее или меньшее их количество характеризует лишь степень достигнутого технического совершенства данного способа производства поковок.
Возможность использования высоких скоростей деформации, быстроходность современных кузнечных машин и небольшое число необходимых относительно несложных технологических операций обуславливает кратковременность рабочего цикла и высокую производительность кузнечно – штамповочного производства. Кованные и штампованные изделия отличаются высокими механическими свойствами. Общеизвестно, что лучший металл – это металл деформированный, а затем термически обработанный.
В современной металлообрабатывающей промышленности кузнечно – штамповочное производство является одним из основных способов изготовления заготовок и деталей. Свободной ковкой и объемной штамповкой изготавливают заготовки и детали массой от десятков граммов, до сотен тонн, размерами от сантиметров до нескольких десятков метров.
Свободной ковкой и горячей объемной штамповкой перерабатывают 7…8% выплавляемой, стали.
1. Обоснование рациональности способа горячей объемной
штамповки
1.1 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ «ВТУЛКА»
Чистовая деталь «втулка» (приложение А) является представителем класса осесимметричных деталей изготовляемых осадкой в торец с одновременным выдавливанием штампуемых элементов за два перехода с применением осадки. Является телом вращения, ступенчатой формы.
Габаритные размеры:
Наружный диаметр (наибольший) – 142 мм;
Наружный диаметр (верхний) – 90 мм;
Наружный диаметр (нижний) – 111 мм;
Ширина – 50 мм;
Внутренний диаметр – 88 мм.
Материал детали – качественная конструкционная углеродистая сталь45 ГОСТ 1050 – 89. Ее механические характеристики приведены в табл.1 и табл.2.
1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ.
Таблица 1. – Химический состав и механические свойства.
| Тип стали | Марка стали | Содержание в % | Мех. Свойства на термически обработанных образцах | Твердость НВ после отжига не более | ||||||||
| углерода | марганца | серы | фосфора | никель | хрома | σ в,МПа, | σ τ,МПа | δ,% | Ψ,% | |||
| Качественная конструкционная углеродистая | Сталь45 | 0,42…0,5 | 0,5…0,8 | менее 0,04 | менее 0,035 | менее 0,25 | менее 0,25 | 610 | 360 | 16 | 40 | 197 |
Таблица 2. – Механические свойства стали при ковочных температурах
| Материал стали | tисп, °С | σ0,2,МПа | σв,МПа | δ,% | Ψ,% | Кψ ,%/МПа | Состояние материала и условия использования |
| Сталь 45 | 700 | 140 | 171 | 43 | 96 | 0,56 | Прокатное;d = 6 мм; l = 30мм; V = 16 мм/мин; έ = 0,009 с-1 |
| 800 | 65 | 115 | 58 | 98 | 0,85 | ||
| 900 | 55 | 77 | 62 | 100 | 1,3 | ||
| 1000 | 35 | 51 | 72 | 100 | 1,96 | ||
| 1100 | 22 | 35 | 81 | 100 | 2,86 | ||
| 1200 | 15 | 27 | 90 | 100 | 3,7 |
1.3 ПРЕИМУЩЕСТВА ШТАМПОВКИ НА КГШП
Кривошипные горячештамповочные пресса (КГШП) по сравнению с молотами обладают рядом преимуществ.
Повышенная точность получаемых поковок благодаря постоянству хода пресса и определенности нижнего положения ползуна, что позволяет уменьшить отклонения размеров поковок по высоте.
Увеличенный коэффициент использования металла вследствие более совершенной конструкции штампов, снабженных верхним и нижним выталкивателем, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, припуски, напуски, допуски и тем самым приводит к экономии металла и уменьшению последующей обработки поковок резанием.
Улучшенные условия труда вследствие меньших шумовых эффектов, вибрации, и сотрясения почвы, чем при работе на молотах, и относительно спокойным безударным характером работы.
Возможность применения автоматических перекладчиков заготовок.
Более высокой производительности в 1,4…2 раза при штамповке поковок шестерен, так как деформация на прессе в каждом ручье происходит за один ход, а на молоте за несколько ударов.
Более высокому КПД, достигающему 6…8%; экономический (приведенный к энергии топлива) КПД пресса в 2…4 раза выше, чем у молота.
Снижение себестоимости продукции за счет снижения расхода металла и эксплуатационной стоимости.
Работа на прессах более простая, так как не требуется регулировка энергии удара, не требуется высокой квалификации рабочих.
1.4 ПРЕИМУЩЕСТВА ИНДУКЦИОННГО НАГРЕВА
К преимуществам электронагрева относятся:
1. Экономия и большая скорость нагрева металла, отсутствие необходимости подачи воздуха в камеру нагрева (как в случае применения печей для поддержания горения топлива), что значительно уменьшает окалинообразование. Потери металла в виде окалины при индукционном нагреве составляют всего 0,2…0,4 % масса нагреваемого металла, что почти в 10 раз меньше чем при пламенном нагреве.
2. Повышение стойкости штампов. При уменьшении окалины на металле стойкость штампов повышается, так как окалина оказывает абразивное воздействие.
3. Повышение производительности труда. Большая скорость нагрева позволяет увеличить температуру начала штамповки, так как перегрев металла при малых выдержках в нагретом состоянии происходит при более высоких температурах. Штамповка при более высоких температурах целесообразна из – за меньших затрат работы на деформацию, что приводит к повышению производительности.
4. Улучшение условий труда. Отсутствие грязи и копоти на рабочем месте улучшает условия труда в горячих цехах, что приближает условия работы в них к условиям работы в холоднопрессовых цехах.
5. Повышение качества продукции. Равномерность нагрева и точный контроль температурного режима при электронагреве позволяют обеспечить однородные структуру и свойства металла, сократить тепловые виды брака и увеличить точность размеров поковок за счет уменьшения колебания величины усадки при их остывании.
6. Отсутствие необходимости в тщательной очистке поковок; экономия времени на очистку заготовок от окалины перед штамповкой; простота обслуживания нагревателей; удобство применения защитных атмосфер в нагревательных индукторах и т. д.
1.5 ВЫБОР СПОСОБА ШТАМПОВКИ
Учитывая приведенные выше преимущества штамповки на КГШП, а, также учитывая конструктивные особенности детали - тело вращения ступенчатой формы, диаметрального размера в плане, можно сделать вывод о том, что для изготовления данной детали оптимальным вариантом будет применение технологии горячей штамповки на КГШП в открытом штампе, с применением индукционного нагрева, так как это позволит увеличить коэффициент использования материала и производительность, а также позволит исключить обязательное участие в процессе высококвалифицированного рабочего.
Последовательность технологических операций для изготовления поковки детали втулка приведена ниже. Разделка сортового проката на заготовки для штамповки на сортовых ножницах. Нагрев заготовки до ковочных температур в индукционном нагревателе. Штамповка на КГШП за два перехода включающая в себя предварительную осадку и основную формообразующую операцию. Обрезка облоя и пробивка отверсия. Контрольные операции. Маркировка.
2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОКОВКИ
Исходной информацией для разработки чертежа поковки является чертеж детали с указанными на нем размерами, предельными отклонениями размеров, шероховатостью поверхностей, маркой материала и установленными базами.
2.1 ВЫБОР ПОВЕРХНОСТИ РАЗЪЕМА ШТАМПА
Поверхность разъема – это поверхность, по которой сопрягаются верхняя и нижняя часть штампа. При выборе положения разъема необходимо выполнить условия:
- поковка должна свободно извлекаться из верхней и нижней половины штампа, для чего линия разъема располагается в плоскости сечения поковки с наибольшим периметром, что обеспечивает наименьшую глубину и наибольшую ширину ручья, облегчает очистку ручья от окалины;