Домашнее задание по «Технологии горячей объемной штамповки»

 

Рис. 8. Заусенечная канавка

Площадь поперечного сечения облойной канавки S_об.к=1,36 см² [1]. С учетом относительно простой формы поковки предполагаем, что размеры облойной канавки по периметру поковки сохраняются постоянными.

Объем V_об облоя определяем по формуле: V_об = S₀* р_п

где S₀-площадь поперечного сечения облоя, р_п-периметр поковки по линии разъема. S₀=ξ· S_об.к

где ξ − коэффициент заполнения облойной канавки. Его определяем в зависимости от массы и номера канавки, характеризующего особенности формоизменения. Для нашей поковки массой от 5,6 до 10 кг и канавки № 1 рекомендуется ξ=0,5 ([1], гл.3, табл. 8).Таким образом,                                   S₀= ξ· S_об.к=0,6*1,36=0,816 см².

 

Периметр поковки р_п определим на основе контура, принятого в расчетной схеме для определения объема (рис. 5).

 

 

Таким образом: V_об=S₀* р_п=81,6*995,6=81240,1 мм³.

 

 

Выбор переходов  штамповки

 

Выбор переходов штамповки производим, используя рекомендации для поковок различных групп, подгрупп и типов. Группу, подгруппу и тип штампуемой поковки определяем по классификации молотовых поковок [1]. По способу штамповки данная поковка относится к I группе. Для определения номера подгруппы необходимо установить величину отношений L_П/b_СР, где L_П–длина поковки; b_СР=F_П/L_П–средняя ширина поковки в плане. С учетом найденной площади проекции поковки на плоскость разъема F_П=23814мм² и длины поковки L_П=424,1мм, b_СР=23814/424,1=56,15 мм, а L_П/b_СР=424,1/56,15=7,55>2,5 т.е. поковка относится к 1-й подгруппе. С учетом простых круглых поперечных сечений поковка относится к типу А.

Для поковок I группы 1-ой подгруппы  выбор ручьев рекомендуют проводить  на основе общего коэффициента подкатки К_ПО, который в общем случае находим по так называемым расчетной заготовке и эпюре сечений расчетной заготовки.

Расчетную заготовку определяем характерными поперечными сечениями поковки S_П, к которым добавляется площадь поперечного сечения облоя S₀ . Площадь любого поперечного сечения расчетной заготовки

S_Э=S_П+2· S₀=S_П+2·ξ· S_ОБК  (2)  

Диаметр расчетной заготовки d_Э в каждом поперечном сечении рассчитываем по формуле

При расчетах S_П принимаем номинальные (инспекционные) размеры поковки (рис. 11). Сечения 1-1...11-11 (рис. 11) характеризуют изменение контура поковки в пределах длины поковки L_П=424,1мм, соответствующей размеру длины поковки на инспекционном чертеже (рис. 4). Величины соответствующих этим сечениям диаметров поковки S_П, S_Э и d_Э сведены в табл. 5.

При определении размеров расчетной заготовки необходимо уточнить вопрос о ее общей длине, а также равной ей длине эпюры сечений L_Э.

Если пренебречь участками длины  проекции напусков на ось поковки, то L_П=L_Э,    (3)

где L_П=2*(7,1+65,4)+279,1=424,1мм – инспекционный размер длины поковки. При определении L_Э на основании (3) дополнительный объем металла в зоне торцовых напусков учитываем тем, что в крайних торцовых сечениях (1-1 и 11-11, рис. 11), площадь расчетной заготовки по формуле (2) определяем при максимальной величине коэффициента заполнения облойной канавки ξ=1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Параметры характерных сечений  расчетной заготовки (эпюры диаметров)                                                                                              

    Таблица 4

Номер сечения	Диаметр сечения поковки, мм	SП мм2	SЭ мм2	dЭ мм	Примечание
1	50*	1963	2235	53,4	S0=136 мм2, ξ=1
2	60*	2827	2990	61,8	S0=81,6 мм2, ξ=0,6
3	80*	5026	5189	81,4
4	81	5153	5316	82,4
5	81	5153	5316	82,4
6	80*	5026	5189	81,4
7	70*	3848	4011	71,6
8	60*	2827	2990	61,8
9	50*	1963	2235	53,4
10	45,1	1597	1761	47,4
11	45,1	1597	1761	47,4
12	50*	1963	2235	53,4
13	60*	2827	2990	61,8
14	70*	3848	4011	71,6
15	80*	5026	5189	81,4
16	81	5153	5316	82,4
17	81	5153	5316	82,4
18	80*	5026	5189	81,4
19	60*	2827	2990	61,8
20	50*	1963	2235	53,4	S0=136 мм2, ξ=1

 

При построении эпюры сечений используем расчетные данные S_Э по табл. 7. Для каждого сечения по ординатам эпюры сечений откладываем отрезки, равные hэ=S_Э/М, где М–масштаб, показывающий, какая площадь (мм²) содержится в 1 мм длины ординаты при построении эпюры сечений. Для построения эпюры сечений был принят масштаб 50 мм²/мм. Данные о величинах h_Э для построения эпюры сечений (рис. 11) сведены в табл. 8.

 

Данные для построения эпюры  сечений

                                                                                                        Таблица 5

№ сечения	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
hЭ=SЭ/50, мм	42,5	59,8	103,8	106,3	106,3	103,8	80,2	59,8	42,5	35,2
№ сечения	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
hЭ=SЭ/50, мм	35,2	42,5	59,8	80,2	103,8	106,3	106,3	103,8	59,8	42,5

 

После построения эпюры сечений  расчетной заготовки находим  и откладываем на ней ординату среднего сечения расчетной заготовки

h_Эср=S_СР/М    (4)

где S_СР–площадь поперечного сечения средней расчетной заготовки.

 

Рис. 9. Построение эпюры диаметров и сечений

Для определения S_СР и, соответственно, h_Эср используем результаты построения эпюры сечений. Площадь всей эпюры равна объему поковки с облоем:

V_П.об = F_эп = 1223859мм³    

    (6)

S_СР=1223859/424,1=2904,3 мм²; h_Эср=2904,3 /50=58,1 мм.

 

Величине S_СР соответствует диаметр средней расчетной заготовки

 мм.

Отложив ординату h_Эср пунктирной линией на длине L_Э , обозначаем эпюру среднего сечения (рис. 11), моделирующую, с учетом принятого масштаба, заготовку постоянного поперечного сечения S_СР. Заготовку с поперечным сечением S_СР и длиной L_Э в первом приближении рассматриваем как исходную. По ее длине нужно осуществить такое перераспределение металла в заготовительных ручьях, которое дало бы возможность получить полуфабрикат поковки с поперечными сечениями, соответствующими эпюре сечений. При этом на участках ее длины с h_Эср>h_Э необходимо уменьшить S_СР, перераспределяя соответствующие объемы металла в участки, на которых h_Эср<h_Э .Такому процессу перераспределения металла, называемому подкаткой, на эпюре сечений различаем участки с избыточным объемом металла–стержни (h_Эср>h_Э) и участки с недостающим объемом металла–головки (h_Эср<h_Э). На расчетной заготовке (эпюре приведенных диаметров) стержни и головки различаем аналогичным образом с учетом соотношения размеров d_СР и d_Э.

 

 

Общий коэффициент  подкатки.

 

Для выбора комбинации ручьев определяем коэффициент подкатки в соответствии с расчетными размерами расчетной заготовки.

Для рассматриваемой поковки (рис. 7, табл. 3):

Величина возможного увеличения площади поперечного сечения расчетной заготовки, достигаемого подкаткой в той или иной комбинации ручьев, определяется коэффициентом подкатки комбинации ручьев К_ПР, причем необходимо, чтобы К_ПО<К_ПР,     

где К_ПР равно произведению К_П выбранных ручьев. В нашем случае превышает 1,8, поэтому протяжной ручей нужен. Для нашего случая применяем следующую комбинацию ручьев: протяжной открытый с К_ПО=1,2, подкатной открытый с К_ПО=1,6 и окончательный с К_ПО=1,05. При этой комбинации К_ПР=1,6*1,2*1,05=2,01. Условие  К_ПО<К_ПР  выполняется.

 

 

Определение размеров исходной заготовки

 

Объем заготовки V′_ЗГ с учетом потерь (без клещевины) определяем по формуле:

 мм³

где определено по формуле (5); δ=1%–угар металла, определенный из условия работы печи на природном газе для заготовки, имеющей диаметр или сторону квадрата 50…100 мм. На большей части своей длины головка имеет постоянное поперечное сечение, соответствующее величине S_Эmax =5316 мм² (см. табл. 4, сечения № 4,5,16,17). Поэтому приблизительно (без учетов потерь на угар) можно принять

 

S'_ЗГ=S_Эmax (7)

 

С учетом рекомендации о целесообразности использования заготовки квадратного  профиля определяем расчетный размер стороны квадрата заготовки мм.

Полученный размер корректируют с учетом сортамента стали: горячекатаной квадратной по ГОСТ 2591 – 88. Корректировку проводят в сторону ближайшей большей величины сортамента, что компенсирует потери на угар, неучтенные в формуле (7). В нашем случае ближайший размер квадрата по ГОСТу А_ЗГ = 75 мм.

Предельные отклонения при обычной  точности прокатки . Длина заготовки (без учета объема металла на клещевину):

V′_ЗГ/

= /75² = 220 мм.

 

Определение части длины исходной заготовки l_исх, подлежащей протяжке.

 

Объем поковки с облоем(см. рис10): V_п.об = V_п.о1 + V_п.о2 + V_п.о3

Рис. 10. Схема определния l_исх. V_п.о2 подвергается протяжке.

По рисунку 5:

V_п.о2 = V₃ + V₄ + V₅ + V_об2 = 0,0049+0,4258+0,0049+0,0478176 = 483896 мм³

V_об2 =S₀*p_m = 0,00816*5,86 = 0,0478176дм³

 

По чертежу 

С учетом угара:

V_об2’ = 483896*1,01= 488735 мм³

 

 мм > , следовательно используем открытый протяжной ручей.

 

Дополнительный объем металла  на клещевину рассчитываем с учетом рекомендаций по величинам отходов на клещевину. Для экономии металла при А_ЗГ > 50 мм производим оттяжку клещевого конца, толщина которого а_КЛ=(0,25…0,4)А_ЗГ=(0,25…0,4)*75=19…30 мм. Принимаем а_КЛ=25мм. Длину оттянутого клещевого конца определяем по формуле l_КЛ=(1...1,5)*а_КЛ =(1…1,5)·25=35мм.

Объем клещевины V_КЛ=25²·35=21875 мм³. С учетом отходов на угар δ=1%,

 мм³

Объем заготовки с учетом отходов  на клещевину:

 мм³

Длина заготовки с учетом отходов  на клещевину:

l_ЗГ=V_ЗГ/

=1258190/75²=223,7 мм

Определение массы падающих частей паровоздушного молота,

выбор молота для штамповки.

 

Массу падающих частей ПШМ можно  определить по формуле, использующейся для некруглых в плане поковок:

,

 

 

 

где мм – приведенный диаметр поковки; мм² – площадь проекции поковки на плоскость разъема;

 мм–длина поковки в плане (рис. 9);

 мм – средняя ширина поковки в плане;

 мм; мм – определенные ранее размеры мостика облойной канавки (рис. 10);

 – напряжение текучести материала при температуре штамповки. Принимая температуру окончания штамповки не выше 900^°С, находим, что для стали ХГ при 900^°С МПа ([3], рис 135).

 кг.

Выбираем молот по ГОСТ 7024–75 с номинальной МПЧ 3,15т, штамповка будет производиться за несколько ударов.