Разработка технологического процесса детали: ”Наружное кольцо подшипника"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Математическое моделирование штамповки с использованием программного пакета Deform.

Процесс штамповки заготовки под  раскатку был смоделирован на ЭВМ  с использованием программного пакета QForm (рис.2.4).

 

Рис.2.4. 3D-модель процесса формовки.

 

 

Анализируя полученные результаты можно сделать следующие выводы.

      

Предварительная осадка.

Зоны, прилегающие  к торцам заготовки, деформируются  весьма незначительно, что объясняется  влиянием сил трения на контактных поверхностях. Эти зоны как бы расклинивают находящуюся между ними центральную  зону, деформация элементов которой  наиболее интенсивна как в осевом, так и в радиальном направлении. Интенсивность деформации периферийной кольцевой зоны занимает промежуточное  положение между предыдущими.

Рис.2.7 Напряжения в процессе осадки.

 

Допустимый  температурный перепад в заготовке (рис.2.8) в процессе деформации составляет 200° С. В нашем случае он составляет 192° С. Наиболее интенсивной теплоотдача была на участках контакта заготовки и инструмента.

Рис.2.8. Поле температур процесса осадки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Максимальное технологическое усилие осадки (рис.2.9) составило:

Pт max = 3,9 МН.

Рис.2.9. График зависимости усилия штамповки от хода ползуна.

 

Номинальное усилие пресса, на котором  выполняется данная технологическая  операция должно соответствовать следующему выражению:  Pн ³ 1,25Pт max

Следовательно, выбираемый пресс должен обладать номинальным усилием не менее 4,875 МН.

 

Формовка.

Допустимый температурный перепад  в заготовке (рис.2.10) в процессе деформации составляет 200° С. В нашем случае он составляет 156° С. Наиболее интенсивно охлаждалась кольцевая поверхность контакта заготовки с пуансоном под прошивку. Это можно объяснить большим временем контакта поковки с инструментом. Ввиду значительного температурного интервала, возникающие термические напряжения могут вызвать коробление поковки.

Рис.2.10 Поле температур процесса формовки.

 

.

Рис.2.11. График зависимости усилия штамповки от хода ползуна.

Максимальное технологическое  усилие штамповки составило(рис.2.11):

Pт max = 15МН.

 

Номинальное усилие пресса, на котором  выполняется данная технологическая  операция должно соответствовать следующему выражению:  Pн ³ 1,25Pт max

Следовательно, выбираемый пресс должен обладать номинальным усилием не менее 18,75 МН.

Максимальное  усилие составит 15 МН. Усилие прошивки не учитывается т. к. усилие при прошивке будет заведомо ниже, чем на операциях штамповки.

Рост усилия при в конце операции объясняется тем, что металл коснулся стенок штампа. А значительный скачок в конце хода показывает, что углы штампа заполнились и началась стадия доштамповки.

Проанализировав процесс можно  отметить, что данная технология позволит получить поковку без дефектов.

Усилие расчитанное с использованием программы Deform составило 15 МН, а усилие расчитанное с использованием эмпирических формул составило 15,7 МН. Расхождение в результатах составляет 4,45%. Это объясняется тем, что при расчетах возможно не были учтены какие либо параметры процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

 

7. Рабочий  диапазон и техническая характеристика  автоматической линии.

Основные параметры:

наружный диаметр колец,       250 - 450 мм

высота колец,                           30 –200 мм

вес колец                                      20-50 кг

материал                                Сталь ШХ-15

Используемый материал:

материал, горячекатаный

диаметр                                                                 150-180мм 
длина прутков, минимальная                                   3000 мм

длина прутков, максимальная                            6000 мм

температура нагрева       максимум 1200°С

Отклонения

длина прутка (блока) после обрезки   + 1%

Производственная мощность линии  раскатки колец

Теоретическая производительность установки составляет от 45 колец в час в зависимости от типа кольца и его массы, что соответствует переработке примерно - 3000 - 8000 кг/час.

Время переналадки на кольца другого  типа: около 30 минут, но сюда не включена замена индуктора.

 

8. Техническая характеристика и описание оборудования.

Установка для индивидуального  нагрева

с механизмом загрузки материала, ножницами  для горячей резки и весовой  измерительной системой

Механизм загрузки материала

Вес бунта, приблизительно    16 т

Диапазон диаметров прутка    150-180 мм

Форма прутка круглая

Длина прутка (в подающем механизме) ~6000 мм

Допустимое отклонение от прямолинейности  для прутков: не более 5 мм на каждые 1000 мм

        не более   30 мм на каждые 6000 мм

Установка для индукционного нагрева:

Конечная температура нагрева I 200°С .

Пропускная способность при  нагреве до температуры  150°С и максимальном диаметре прутка   8000кг/час 
      Диапазоны диаметров прутка для каждого из комплектов индукторов (входящих в комплект поставки 
оборудования):

- первый комплект индукторов

10 штук + 5 штук резервные 190-230 мм

- второй комплект индукторов

10 штук + 5 штук резервные 150-180 мм

Ножницы для горячей резки

Максимальный диаметр прутка 230 мм 
     Предел прочности материала прутка при температуре 100°С 100 Н/мм

Длина отрезки       максимальная 500 мм

            минимальная 120 мм

Наиболее короткая концевая часть 75

Наиболее короткий головной отрезок  60 мм 
  Точность отслеживания концов 10 - 40 мм

Измерения длин и массы

Точность измерения веса после  тарировки

по первой детали + 1%

Опорные данные: Размеры отрезков(мм)

диаметр 150 х 300, допуск +0,53%

            диаметр 230 х 460, допуск + 0,5 %

Диапазон диаметров контрольных  катушек   0 : 1,25 (контрольные катушки входят в комплект поставки).

Электрооборудование

Электрооборудование рассчитано на рабочее  напряжение 380 В + 10% трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.

Мощность средней частоты 3600 кВт

Номинальная частота 600 Гц

Мощность приводных электродвигателей:

в механизме загрузки материала         5,5 кВт

в нотницах для горячей резки 175 кВт

Подвод и потребление энергии.

Ориентировочные значения

Вода:

Установка для индивидуального  нагрева

Охлаждающая вода во внутреннем циркуляционном контуре, приблизительно 100 м3/час

 Оборотная вода, приблизительно        115 м3/час

 Ножницы для горячей резки:

Охлаждающая вода, приблизительно    15 м3/час

Рабочее давление, приблизительно       4- 6 бар

Указанные выше значения расхода охлаждающей  воды действительны для температуры ее на входе в охладитель не более 25°С.

Сжатый воздух:

Расход сжатого воздуха, приблизительно     6 м3/час

     Рабочее давление, приблизительно              4-6 бар

Количество заправляемой рабочей  жидкости:

Масло для гидросистемы ножниц горячей резки 2 000 л

Передаточный механизм I    
      Вес блока, не более 180 кг

Угол поворота, не более приблизительно 180° 
Диапазон диаметров блоков  0 -230 мм

Электрооборудование:

Рассчитано на рабочее напряжение 380 В + 10% трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.

Пресс для обработки кольцевых  заготовок типа НРР/1600

Данные о кольцевых заготовках:

Наружный диаметр, не более  500 мм

Высота, не более      315 мм

Вес, не более      180 кг

Данные заготовки рассчитаны на конструкции пресса. При изготовлении кольцевых заготовок действительны  закономерности технологии прессовой  обработки, зависящие от конструкции  пресса. Так, например, деформируемость среди прочего зависит от удельного давления течения обрабатываемого материала, конфигурации заготовок и степени деформации.

Технические характеристики пресса

Усилие прессования в средней  позиции,  не более 25000кН

Усилие обратного хода, не более 3 150 кН 
Усилие  выталкивателя не более 2 500 кН

Расстояние между рабочими поверхностями, не более<  900 мм

Расстояние между позициями  пресса         700 мм

Расстояние  перемещений

Ход ползуна, не более           900 мм

Ход выталкивателя, не более       330 мм

Скорости передвижения ползуна

Скорость опускания не более 350 мм/с

Скорость обратного хода, не более 300 мм/с

Скорость прессования до достижения полного усилия 50 мм/с.

Электрооборудование

Рассчитано на рабочее напряжение 380 В + 10% трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.

Подвод и потребление энергии.

Общая номинальная потребляемая мощность, приблизительно 1800 кВт

Пиковая мощность, кратковременно около     2300 кВт

Вода:

Охлаждающая вода, приблизительно 23 м3/час

из нее расходуемое количество  приблизительно  4 м3/час

Рабочее давление, приблизительно  4-6 бар

Указанные значения количества воды действительны для температуры  ее на входе в охладитель приблизительно 25 С.

Сжатый воздух:

Расход сжатого воздуха, приблизительно

     не менее 12м3/час                  не более 20м3/час

Рабочее давление, приблизительно 4-6 бар.

Вентиляция:

Расход воздуха для охлаждения гидросистемы   13000м3/час

Указанные значения количества охлаждающего воздуха действительны для температуры  воздуха не более 30°С.

 

 

 

Габариты пресса

Длина, приблизительно                                                     3300 мм

Ширина приблизительно                                                      3500 мм

Глубина под полом цеха, приблизительно                             2500 мм

      Высота над полом  цеха, не более                                    7000 мм  
      Высота рабочей зоны над полом цеха                              960 мм

Глубина фундамента, не более 5000 мм

Центрирующее устройство

Ход по горизонтали   600 мм

Ход по вертикали 50 мм

Вес обрабатываемой детали, не более 180 кг

Диаметр блока, не более   230 мм

Диаметр кольцевой заготовки, не более 500 мм

Электрооборудование:

Рассчитано на рабочее напряжение 380 В + 10% трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.

Подъемно-поворотный механизм

Наружный диаметр заготовки, не более      500 мм 
Высота заготовки, не более 315 мм

Вес обрабатываемой детали, не более         180 кг

Электрооборудование:

Рассчитано на рабочее напряжение 380 В + 10%   трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.

Передаточный механизм II

Наружный диаметр заготовки, не более 500 мм

Высота заготовки, не более 315 мм

Вес обрабатываемой детали, не более 180 кг

Электрооборудование:

Рассчитано на рабочее напряжение 380 В + 1% трехфазной переменного тока частотой 50 Гц.

Машина для радиально-осевой раскатки колец типа RAW  63/50-1600/315

Технические данные о готовых кольцах:

Наружный диаметр колец    250 - 1600 мм

Наибольший диаметр при горизонтальной выгрузке 2000мм

Высота кольца 30 - 315 мм

Вес кольца, не более 180 кг

 

Конструкция машины рассчитана на указанные  выше размеры и вес готовых  деталей. При изготовлении колец  действительны закономерности технологии раскатки, не зависящие от конструкции станка. Так, например, способность к раскатке   среди прочего зависит от удельного давления течения материала изготавливаемого кольца и от площади поперечного сечения этого кольца.

По этой причине не могут подвергаться раскатке все кольца, окончательные  размеры которых требуют одновременного использования всех сразу предельных характеристик станка.

Технические данные о заготовках:

Осевая раскатка возможна, начиная  со значения внутреннего диаметра кольцевой  заготовки, превышающего диаметр оправки  для раскатки на 25 мм.

Высота заготовки     не менее 40 мм

                                   не более 315мм 

Сведения о раскатке:

Радиальное усилие, не более         630 кН

Осевое усилие раскатки, не более     500 кН

Скорость раскатки в пересчете  на номинальный 
диаметр главного ролика 0,4 - 1,6 м/с

Главный валок:

Номинальный диаметр 610 мм

При раскатке профильных колец может  быть использован главный валок  с диаметром не более   780 мм

Высота главного ролика:

над плоскостью раскатки не более  350 мм

над плоскостью раскатки не более  65 мм

Высота стандартного главного валка     350мм

Максимальный вращающий момент на главном валке при скорости раскатки 1,25 м/с и при:

стандартной мощности привода         35 кН*м

повышенной мощности привода (отсутствует) 44кН*м

Осевые валки

Полезная длина 460 мм

Угол при вершине конуса 35°

Раскатные оправки

Диаметр оправки при максимальной высоте кольца и максимальном усилии раскатки        125 мм

Диаметры оправок относятся  к случаю раскатки цилиндрических колец. При раскатке с внутренней профилированной  поверхностью указанные диаметры являются основными, по которым строится профиль  оправок. В зависимости от положения этого профиля, а такие при возникновении концентрации напряжений в следствии выбранной формы профиля может потребоваться увеличение основного диаметра.