Разработка технологии горячей объёмной штамповки детали цапфы правой (стр. 2 из 4)
Поковка относится ко 2-й группе ГОСТ 8479 -70. Сдается по твердости. Твердость измеряют на одной поковки от партии. Партия комплектуется из поковок одной марки стали, совместно прошедших термическую обработку в одной печи.
Гр. НВ 111 – 156 ГОСТ 8479 – 70.
Для обеспечения заданной твердости поковка должна быть подвергнута термической обработки: нормализации.
Нормализация: нагрев до 870 – 900 оС, выдержка 1 мин/мм, охлаждение на воздухе.
Стали обыкновенного качества поставляют в виде проката (проволока ГОСТ17305 - 71, прутки ГОСТ 7417-75, уголки, трубы ГОСТ8732 - 78, полоса ГОСТ 1577 - 81 и т. д.), а так же поковок ГОСТ8479 - 70 . В зависимости от гарантируемых свойств их поставляют трех групп: А, Б, В.
Механические свойства поковок.
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение мм | σ0,2 | σв | σ5 | Ψ | KCU | НВ |
| Мпа | % | Дж/см² | ||||||
| Не менее | ||||||||
| нормализация | До 100 100-300 | 195 195 | 392 392 | 26 23 | 55 50 | 59 54 | 111-156 | |
Температура критических точек.
| АС1 | Ас3(Асm) | Ar3(Arcm) | Ar1 |
| 735 | 850 | 835 | 680 |
Технологические свойства.
Температура ковки °С: начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость- сваривается.
Без ограничений: способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защиты ЭШС, КТС.
Для толщины свыше 37 мм. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Склонность к отпускной хрупкости- не склонна.
По структуре после нормализации стали подразделяют на следующие классы: перлитный, мартенситный, аустенитный, ферритный.
3. Расчёт поковки
1) Деталь – цапфа правая.
2) Штамповочное оборудование - Кривошипный горячештамповочный пресс (КГШП).
Нагрев заготовок – печной газопламенный.
Масса детали 2.57кг.
3) Параметры поковки
- Масса паковки; M = Mg
KpMg – масса детали; 2.57 кг
Kp – расчётный коэффициент; принимаем 1,5 (Так как деталь с прямой осью)
M = 2.57
1,5 = 3.85кг- Класс точности паковки устанавливаем в зависимости от технологического процесса и оборудования для её изготовления.
Класс точности Т4
- Группа стали устанавливается исходя из среднего массового содержания углерода и легирующих элементов (Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, V)
Группа стали принимаем М1
(Углерода около 0.22%)
- Степень сложности определяем путём вычисления отношения массы поковки к массе геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки.
Gф=Vф
d; Vф = 1.64дм3; d=7.8кг/дм3 ;Gn/Gф = 3.85/12.8 = 0,3
Степень сложности принимаем С3
- Выбор поверхности разъёма штампа.
Поверхность разъёма называют поверхность соприкосновения верхней и нижней половины между собой. На детали плоскость разъёма штампа выбираем так , чтобы при этом глубина полости штампа была наименьшей, что облегчает заполнение металлом полости штампа и хорошую выемку штампованной поковки из неглубокой полости.
Конфигурация поверхности штампа плоская ( П )
- Исходный индекс определяем для последующего назначения припусков на механическую обработку и допускаемых отклонений размеров. Исходный индекс зависит от массы паковки, марки стали, степени сложности и класса точности паковки.
Исходный индекс принимаем 10
4) Назначение припусков на механообработку, мм.
Диаметр 100мм, чистота поверхности 12.5 припуск 1.3мм
Диаметр 40 мм, чистота поверхности 12.5 припуск 1.2мм
Диаметр 42 мм, чистота поверхности 12.5 припуск 1.2мм
Диаметр 55 мм, чистота поверхности 12.5 припуск 1.2мм
Диаметр 210 мм, чистота поверхности 12.5 припуск 1.4мм
Ширина 8 мм, чистота поверхности 12.5 припуск 1.1 мм
5) Кузнечные напуски
- На наружные поверхности 50
- На внутренние поверхности 70
6) Радиус закругления r=3,6 - наружные углы, r*3=10,8 - внутренние углы.
(Глубина ручья составляет 51мм, масса поковки 3.84кг.)
7) Размеры поковки с припусками на механообработку:
Диаметр 100 + 1.3*2 = 102.5 мм
Диаметр 40 + 1.2*2 = 42.5 мм
Диаметр 42 + 1.2*2 = 44.5 мм
Диаметр 55 + 1.2*2 = 57.5 мм
Диаметр 210 + 1.4 = 211.5 мм
Ширина 8 + 1.1 = 9 мм
8) Допускаемое отклонение размеров:
Диаметр 102.5+1.3
Диаметр 42.5 +1.1
Диаметр 44.5+1.1
Диаметр 57.5 +1.1
Диаметр 211.5+1.4
Ширина 9+0.9
9) Допускаемое отклонение от плоскости – 1мм.
10)Допускаемая величина высоты заусенца по контуру обрезки облоя - 3мм.
11) Расчет размеров заготовки :
Диаметр заготовки равен максимальному диаметру поковки D=102мм.
Длинна заготовки: Lзаг=4
Vзаг/П D2, D = 102ммVзаг = Vпок + Vобл + Vуг;
Vпок = 0,922дм3 – расчитанно по чертежу.
Vобл = 0,08
Vпок = 0,08 0,922=0,07дм3Vуг = 0,03
(Vпок +Vобл)= 0,03 0,992=0,02дм3Vзаг = 1,02дм3;
Отсюда длина заготовки Lзаг = 1,24дм3
12) Выбор усилия КГШП:
Масса поковки равна 3,85кг, значит усилие 20000 кН.
4. Разработка технологии изготовления поковки.
4.1 Технологический процесс горячей объёмной штамповки.
· Транспортирование заготовки со склада. Для этого используют любой транспорт.
· Отрезка заготовки выполняется гидравлическими ножницами усилием 10000 кН при температуре 700 – 4500С.
· Наладка оборудования. Проверить на работоспособность ковочные вальцы и КГШП. Ручей штампа смазывают специальным раствором.
· Выборочный контроль размеров заготовки. Проверяют размеры заготовки с помощью измерительных средств.
· Нагрев. Нагрев производится в печи с газопламенным способом нагрева до температуры 13000С.
· Горячая объемная штамповка производится после нагрева заготовки в печи до температуры 13000С, а затем подается на ковочные вальцы для предварительной штамповки, после чего получившуюся заготовку кладут в ручей КГШП при температуре 1280 – 7500С.
· После объемной штамповки идет операция обрезки заусенца. Эту операцию производят специальными обрезными прессами с обрезными штампами (например, Пресс КА 9536 усилием 4000 кН), а так же обрезку заусенца можно производить с помощью КГШП при температурном интервале 730 – 6300С.
· Для стали Ст3 в роли термообработки можно произвести нормализацию. Температура нормализации 870 – 9000С, а затем охлаждение на воздухе. Нормализация производится для придания металлу требуемый уровень механических свойств, для обеспечения необходимую структуру.
· Правка поковки. Эту операцию выполняют для устранения искривлений осей и искажения поперечных сечений, образующихся при затруднённом извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, а также после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии, либо в чистовом ручье штампа, либо на обрезном прессе, либо на отдельной машине. Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термической обработки на специальном оборудовании (обычно на фрикционных молотах с доской), в правочных штампах, ручьи которых изготовляют по чертежу холодной поковки.
· Очистка поковок от окалины. Очистка обеспечивает условие работы режущего инструмента при последующей механической обработке, а также контроль поверхности поковок. Очистку производят несколькими способами: в барабанах, дробью, травлением.
В барабанах очищают поковки следующим образом. Поковки загружают в барабан с наклонной осью вращения, в котором находятся стальные звёздочки. При вращении барабана поковки трутся и ударяются друг с другом и со звёздочками, благодаря чему и происходит сбивание окалины. При очистке тяжёлых поковок на их поверхности образуются забоины, поэтому таким способом их не очищают.
Дробеструйная очистка заключается в том, что дробь размером 1-3мм с большой скоростью ударяет о поверхность поковок и сбивает с них окалину. Скорость дроби сообщает сжатый воздух в специальных аппаратах. Этим способом очищают мелко- и среднегабаритные поковки. Травлением в водных растворах кислот, нагретых до 40-60 С, очищают крупногабаритные поковки сложных конфигураций.
· Калибровка повышает точность размеров всей поковки или её отдельных участков. Таким образом, последующая механическая обработка ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объёмную калибровку.
Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки, ограниченных горизонтальными плоскостями. При плоскостной обработке поковку правят в холодном состоянии на кривошипно-коленчатых прессах.
Поскольку калибруют с небольшой степенью деформации (менее 5-10%), необходимо заранее предусматривать припуск на калибровку. Причём, с увеличением припуска точность размеров после калибровки уменьшается, а качество поверхности улучшается. Обычная точность после калибровки составляет от 0,1 до 0,25 мм, а допуск при калибровке с повышенной точностью в 2 раза меньше.