Домашнее задание по «Технологии горячей объемной штамповки»

 

 

 

 

Московский Государственный  Технический Университет им. Н. Э. Баумана

 

 

 

 

 

 

 

 Домашнее  задание по курсу:

 «Технология  горячей объемной штамповки»

                                                

                                                 Студент: Фирсов А.И.

Преподаватель: Белокуров  О.А.

Группа: МТ6-81

 

   Вариант: 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2013г.

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

Содержание домашнего задания

 

Разработать технологический процесс  и штамповую оснастку для горячей  объемной штамповки на паровоздушном штамповочном молоте (ПШМ) детали типа «ступенчатый вал», размеры которой приведены на рисунке 1.

Материал детали: ХГ.

Рис. 1. Чертеж детали к домашнему заданию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка  чертежа поковки

 

Чертеж поковки выполняем по чертежу детали, (рис. 2), руководствуясь указаниями ГОСТ 7505–89. Разработку начинаем с определения конструктивных характеристик поковки: класса точности, группы стали, степени сложности и конфигурации по поверхности разъема штампов.

Класс точности выбираем из 5–ти возможных классов: Т1, Т2, Т3, Т4 и Т5. При выполнении домашнего задания принимаем класс точности Т4 [2].

Группа стали принимаем по нижеследующим рекомендациям [2]:

Группа стали	Массовая доля углерода, %	Суммарная массовая доля легирующих элементов, %
М1	до 0,35 включительно	до 2,0
М2	свыше 0,35 до 0,65 включительно	свыше 2,0 до 5,0 включительно
МЗ	свыше 0,65	свыше 5

Для стали ХГ с массовой долей С до 1,35% и суммарной долей легирующих элементов 2,46% принимаем группу стали М3.

 

Степень сложности (С1, С2, СЗ и С4) определяем по формуле C=G_П/G_Ф, где G_П–масса поковки, G_Ф–масса простейшей геометрической фигуры (цилиндр, призма, шар), в которую вписывается поковка (в формуле в место масс могут рассматриваться и соответствующие объемы). В данном случае фигура, в которую вписывается поковка,– цилиндр, однако масса поковки неизвестна. Поэтому определяем ориентировочную степень сложности поковок С_ОР по формуле

С_ОР=G_ПР/G_ФР,

где G_ПР – масса поковки расчетная (ориентировочная); G_ФР–масса фигуры (цилиндра) расчетная (ориентировочная).

G_ПР=G_Д·K_P,

где G_Д–масса детали, K_P–расчетный коэффициент, устанавливаемый в зависимости от конфигурации поковки.

 Принимая плотность стали ρ=7,8 кг/дм³, находим

Для поковок валов с прямой осью . Находим 

G_ФР определяем, исходя из увеличения в 1,05 раза габаритных линейных размеров детали, т.е.

Таким образом, С_ОР = G_ПР/G_ФР = 8,65/16,05 = 0,54<0.63, что соответствует степени сложности С2 [1]. После расчета припусков ориентированную степень сложности уточняем.

 

Конфигурация по поверхности  разъема, исходя из конфигурации детали – плоская. На чертеже поковки плоская поверхность разъема совпадает с осью поковки.

На основе найденной массы, группы стали, степени сложности и класса точности поковки определяем исходный индекс.

Для поковки массой 8,65 кг с группой стали М3, степенью сложности С2 и классом точности Т4 исходный индекс 8. ([2], табл.2)

 

Выбор базы механической обработки. Принимаем в качестве базы торцовую поверхность выступа с диаметром 75мм (рис. 3). Геометрические размеры поковки получаем, исходя из геометрических размеров детали назначением соответствующих припусков.

Припуски назначаем на следующие  размеры:

 Размеры элементов поковки, получаемые в одной части штампа. К таким размерам для поковок типа ступенчатых валов, штампуемых перпендикулярно оси заготовки, относятся размеры по длине.

 Размеры по толщине (высотные размеры), получаемые в обеих частях штампа. К таким высотным размерам поковок типа ступенчатых валов, штампуемых перпендикулярно оси заготовки, относятся диаметры поковки.

Рис. 2. Чертеж детали после выбора базы механической обработки.

 

Припуски на механическую обработку включают в себя основной и дополнительный припуски. Выбраны следующие основные припуски. ([2], табл.3). Результаты представлены в таблице 2.

 

Основные припуски

Таблица 1

	Диаметры (толщины)		Длина
Размер детали, мм	Æ75	Æ40	60		280		60
Шероховатость, мкм	1,6	6,3	25	6,3	6,3	6,3	6,3	25
Основной припуск, мм	1,5	1,3	1	1,3	1,6	1,6	1,3	1

 

Дополнительные припуски для поковки типа вала с уступами учитывают:

1.Смещение по поверхности разъема  штампов.

2.Отклонение от прямолинейности.

 

Смещение по поверхности разъема штампов: для поковки массой 8,65 кг с плоской поверхностью разъема и классом точности Т4 дополнительный припуск на смещение по поверхности разъема штампа составляет 0,3 мм. ([2], табл.4)

Отклонение от прямолинейности: Для поковки с наибольшим размером детали от базы механической обработки 160 мм и классом точности Т4 дополнительный припуск на отклонение от прямолинейности составляет 0,6 мм. ([2], табл.5)

 

Определяем номинальные размеры  поковки:

по толщине (диаметры):

75+(1,5+0,3+0,6)*2=75+2,4*2=79,8 мм,

40+(1,3+0,3+0,6)*2=40+2,2*2=44,4 мм.

по длине:

280-(1,6+0,3+0,6)*2=280-2,5*2=275 мм,

60+(1+0,3+0,6)+2,5=60+1,9+2,5=64,4 мм.

 

Допуски и допускаемые  отклонения линейных размеров поковки

назначаем в зависимости от исходного индекса и размеров поковки по толщине и длине. Размер 275 мм связан с двухсторонним износом штампов. Поэтому на размер 275 мм допуски принимаем без корректировки. Допуск на оба размера 64,4 мм уменьшаем вдвое от значения указанного в таблице ([2], табл.6).

 

 

Допускаемые отклонения размеров толщины, учитывающие недоштамповку, устанавливаем по наибольшей толщине поковки и распространяем на все размеры ее толщины. Поэтому допускаемые отклонения размеров на максимальную толщину поковки диаметром 79,8 мм  распространяются также на диаметры  64,4 мм ([2], табл.6). Результаты представлены в таблице 3.

 

             Допускаемые отклонения размеров  поковки

Таблица2

	Длины			Толщины
Размер, мм	64,4	275	64,4	Æ79,8	Æ44,4
Допускаемые отклонения размеров, мм	+0,4	+1,3	+0,4	+0,9	+0,9
	-0,2	-0,7	-0,2	-0,5	-0,5
Допуск, мм	0,6	2	0,6	1,4	1,4

 

Штамповочные  уклоны при штамповке на ПШМ принимаем:

7°–наружные и 10°- внутренние [1].

Радиусы R закругления наружных углов поковки рассчитываем по формуле

R<0,5·(n+n1)+а,

где n, n1–размеры припусков, мм, в соответствующем наружном углу поковки (рис. 4); а – размер фаски с углом 45°, мм, в этом же углу детали.

Полученные значения радиусов округляем с учетом нормального  ряда 0,8,; 1,0; 1,5; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20; 25мм. Величины радиусов не должны быть меньше наименьших величин радиусов R_min , устанавливаемых в зависимости от массы поковки и глубины полости и не должны превышать размер расчетного радиуса.

 

Расчетные и принятые величины радиусов, а также минимальные значения радиусов R_min приведены в таблице 3.

 

           Расчетные  и принятые величины радиусов

Таблица 3

Расчетный радиус R, мм	Глубина полости, мм	Rmin	Принятый радиус, мм
0,5*(2,4+1,9)+2,5=4,65	39,9	3	4,5
0,5*(2,4+2,5)+ 2,5=4,95	17,7	2,5	4,5
0,5*(2,5+2,4)+ 2,5=4,95	17,7	2,5	4,5
0,5*(1,9+2,4)+2,5=4,65	39,9	3	4,5

 

Величина радиуса R=4,5 мм принята постоянной с учетом унификации инструмента, используемого при изготовлении и контроле размеров штампа.

Радиусы r закругления внутренних углов принимаем в 3…4 раза больше минимальных значений радиусов R наружных углов поковки. Значения

 

 

R_min=3мм с учетом массы поковки и глубины полости были найдены выше. Таким образом, можно принять r=(З..4)·R_min=(3..4)*3=9…12 мм. Принят r=10мм.

На основании полученных радиусов закруглений и глубин полостей можно сделать следующий вывод: поковка под штамповку будет двухступенчатой (см. рис. 4).

 

 

 

 

  

 

                                                 Рис.4. Чертеж холодной поковки

 

Объем поковки. Расчетную массу поковки, а, следовательно, и ее объем, определяем исходя из ее номинальных размеров. Расчетная схема для определения объема поковки представлена на рис. 5.

 

             Рис 5. Расчётная схема для определения объема поковки

 

где                         

                             

         

 

   

Масса поковки: G_П=V_П·ρ=1,096·7,8=8,6 кг

Таким образом масса поковки  находится в ранее принятом диапазоне значений 5,6…10 кг

Степень сложности С определяем по формуле:

C=G_П/G_Ф=8,6/15,83 =0,54

где G_Ф=ρ·(π/4)·0,798²·(0,644+2,75+0,644)=15,83 кг–масса фигуры, в которую может быть вписана поковка (рис. 5).

Таким образом, степень сложности соответствует диапазону     величин (0,32-0,63],т.к. C=0,54<0,63 ,следовательно степенm сложности С2.

Повторный расчет припусков и допусков на основе найденных значений G_П и С с последующим повторным уточнением массы поковки и степени сложности не требуется.

Разработка  чертежа поковки для изготовления штампа

 

Чертеж поковки для изготовления окончательного ручья штампа составляем на основании инспекционного (приемочного) чертежа поковки (рис. 5). Поковку вычерчиваем в масштабе инспекционного чертежа (обычно в М 1:1(инспекционный чертеж представлен на листе 1 приложения)), а размеры проставляем с учетом усадки, т.е. увеличенными на 1,5% по сравнению с номинальными. Получаем «чертеж горячей поковки».

Чертеж поковки для изготовления штампа показан на рис. 6.

 

 

           Рис. 6. Чертеж горячей поковки.

Определение размеров облойной канавки и массы облоя. Размеры облойной канавки зависят от толщины облоя h₀ на мостике облойной канавки, которую находят по формуле

      (1)

где F_П–пло щадь проекции поковки на плоскость разъема.

Определение площади  проекции поковки на плоскость разъема проводим по «горячим размерам» поковки, которые соответствуют фактическим размерам в момент штамповки. Размеры поковки, принятые для расчета F_П показаны на рис. 9. Площадями, связанными с внешними и внутренними закруглениями, пренебрегаем. Площади F₄ и F₅ (рис. 7), приближенно определяем как площади треугольников.

 

 

Рис. 7. Расчетная схема для определения площади поковки в плане.

 

F_П=2*(F₁+F₂+F₃)+F₄=2*(287,5+5297+28,4)+12587,4=23814 мм²,

где  мм²;

 

мм²; 

        

 мм²

 мм²

По формуле (1): мм

Полученный результат округляем  с учетом нормального ряда. В данном случае h₀=2 мм. ([1], гл. 3, табл. 7). Для поковок ступенчатого вала используют облойную канавку типа I, рис. 10 [1]. Размеры облойной канавки (рис. 10) принимаем в зависимости от h₀:

 

h0	b	b1	h1	R
2	9	25	4	2