МПС РФ
Уральская государственная академия путей сообщения
Кафедра технологии конструкционных материалов и химии
Разработка технологии горячей объёмной
штамповки детали цапфы правой
Курсовая работа
Пояснительная записка
Разработал:
Студент группы Т – 221__________________3.01.03 Краев К. М.
Руководитель:
Доцент, к. т. н. ___________________ Михайлова О. М.
Екатеринбург
2002
УрГУПС
Кафедра ТКМ и химии
Задание на курсовую работу по предмету “Технология конструкционнных материалов”
Раздел ковка и горячая штамповка.
Студенту группы Т-221 Краеву Константину Михайловичу.
Тема курсовой работы: Горячая объёмная штамповка.
1) Исходные данные: рабочий чертёж заготовки.
2) Объём графических работ
а) Чертёж поковки.
б) Маршрутная блоксхема изготовления поковки.
в) Карты эскизов.
3) Содержание пояснительной записки.
а) Сущность метода горячей объёмной штамповки в открытом штампе.
б) Характеристика материала поковки.
в) Расчёт поковки.
г) Описание технологического процесса.
д) Устройство и принципы работы КГШП и ковочных вальцов.
Реферат.
В курсовой работе содержится 21 страница, 2 рисунка, 1 таблицу.
Поковка, Термическая обработка, Допуски и кузнечные напуски, Дефекты в поковках, Класс точности поковки, Степень сложности поковки, Штамповочные уклоны, заусенечные канавки.
В курсовой работе рассмотрена сущность метода горячей объёмной штамповки, преимущества и недостатки, характеристика материала поковки, расчёт поковки.
СОДЕРЖАНИЕ
Ведение -------------------------------------------------------------------------------- 5
1. Сущность метода горячей объёмной штамповки. Преимущества и недостатки ----------------------------------------------------------------------------- 6
2. Характеристика материала поковки и технические требования к приёмке ------------------------------------------------------------------------------- 9
3. Расчёт поковки. Назначение припусков, допусков и кузнечных напусков ------------------------------------------------------------------------------- 11
4. Разработка технологии изготовления поковки
4.1 Описание технологического процесса горячей объёмной
штамповки --------------------------------------------------------------------- 14
4.2 Штамповка на ковочных вальцах-------------------------------------- 17
4.3 Устройство и принцип работы деформирующего оборудования и штамповой оснастки -------------------------------------------------------------- 18
5. Дефекты в поковках. Способы их предотвращения и устранения -------- 21
Заключение---------------------------------------------------------------------------- 24
Список используемой литературы------------------------------------------------ 25
Введение
При производстве металлических изделий широко применяют обработку металлов давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Основными способами обработки металлов давлением являются прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка.
Прокатка – один из важнейших способов обработки давлением, которым обрабатывается 75-80% выплавляемой стали.
Горячая объёмная штамповка поковок осуществляется в штампах. Штамп состоит из двух разъёмных частей, внутренние полости которых в собранном виде образуют ручьи. Течение металла при деформации ограничивается формой и размерами внутренней полости штампа. Получаемые поковки отличаются высокой точностью размеров, большей сложностью конфигурации, хорошим качеством поверхности и меньшими допусками. Следовательно, штамповка обеспечивает значительную экономию металла, снижает трудоёмкость обработки в кузнечном цехе и при последующей механической обработке, повышает коэффициент использования металла и увеличивает производительность оборудования.
Горячую объёмную штамповку широко применяют в автомобильной, тракторной, транспортной, авиационной и других отраслях промышленности.
1. Сущность метода горячей объёмной штамповки.
Преимущества и недостатки.
Масса слитков составляет от 200 кг до 350т. Наибольшее распространение имеют слитки массой более 1 т. Для ковки применяются слитки многогранные (чаще всего шести восьмигранные) или цилиндрические.
По способу изготовления поковок различают свободную ковку и горячую объёмную штамповку.
Горячая объёмная штамповка – это вид обработки материалов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями плоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурации поковки.
В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем большинстве случаев применяют прокат круглого квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные заготовки, хотя иногда штампуют и от прутка с последующем отделением поковки непосредственно на штамповочной машине. Заготовки отрезают от прутка различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, газовой резкой и т д.
По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ. Горячей объёмной штамповкой можно получать без напусков поковки сложной конфигурации, которые ковкой изготовить без напусков нельзя, при этом допуски на штамповочную поковку в 3 – 4 раза меньше, чем на кованную. В следствии этого значительно сокращается объём последующей механической обработки, штамповочные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию.
Производительность штамповки значительно выше – составляет десятки и сотни штамповок в час.
В то же время штамповочный инструмент штамп – дорогостоящий инструмент и является пригодным только для изготовления какой то одной, конкретной поковки. В связи с этим штамповка экономически целесообразна лишь при изготовлении достаточно больших партий одинаковых поковок.
Кроме того, для объёмной штамповке поковок требуется гораздо больше усилий деформирования, чем для ковки таких же поковок. Поковки массой в несколько сот килограммов для штамповки считается крупными. В основном штампуют поковки массой 20 – 30 килограмм. Но благодаря созданию мощных машин в отдельных случаях штампуют поковки массой до трёх тонн.
Горячей объёмной штамповкой изготовляют заготовки для ответственных деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, самолётов, железнодорожных вагонов, станков и так далее.
Конфигурация поковок чрезвычайно разнообразна, в зависимости от неё поковки обычно разделяются на группы. Например, штампованные поковки, можно разделить на 2 группы: удлинённой формы, характеризующиеся большим отношением длинны к ширине, и круглые или квадратные в плане.
Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок, а также сплавов, из которых их штампуют, обуславливает существование различных способов штамповки.
Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно признать основным для классификации способов штамповки. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых штампах и в закрытых штампах.
Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижным и неподвижным частями штампа. В этот зазор вытекает заусенец (облой), который закрывает выход из полости штампа и заставляет металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент формирования заусенец выжимаются излишки металла, находящийся в плоскости, что позволяет не предъявлять особо высоких требований к точности заготовок по массе. Заусенец затем обрезается в специальных штампах. Штамповкой в открытых штампах получают поковки всех типов.
Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остаётся закрытой. Зазор между подвижной и не подвижной частями штампа при этом постоянный и большой, так что образование заусенца в нём не предусматривается. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которых штампуют. Закрытый штамп может быть с одной или двумя взаимно перпендикулярными плоскостями разъёма, то есть состоять из трёх частей.
При штамповке в закрытых штампах надо строго соблюдать равенство объёмов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше нужного. Значит процесс получения заготовки усложняется, поскольку отрезка заготовок должна сопровождаться высокой точностью. Существенным преимуществом штамповки в закрытых штампах является уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода заусениц. Поковки полученные в закрытых штампах имеют более благоприятную микроструктуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не прорезаются в месте выхода металла заусениц. При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших зажимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получить большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.
К закрытой штамповке можно отнести штамповку выдавливанием и прошивкой, так как штамп в этих случаях выполняют по типу закрытого и отхода металла заусениц не предусматривает. Деформирование металла при горячей штамповке вдавливанием и прошивкой происходит так же, как при холодном прямом и обратном выдавливании.
2. Характеристика материала заготовки и технические требования.
Для поковки ''Цапфа правая'' использована сталь Ст3 ГОСТ 380 - 88
Химический состав
C = 0,14 – 0,22 %
Si = 0,12 – 0,30%
Mn = 0,40 – 0,65%
Cr = 0,3%
P=0,04%
S=0,05%
Cu=0,3%
As=0,08%
Ni=0,3%
Сталь Ст3 конструкционная обыкновенного качества низкоуглеродистая низколегированная, по степени раскисления, спокойная, содержит в среднем 0,20%С; 0,3%Crи 0,25%Si.