Домашнее задание по «Технологии горячей объемной штамповки»

                                   Проектирование ручьев и молотового штампа

 

Протяжной открытый ручей.

Рис. 11. Расчетная схема построения протяжного ручья

= 75мм - сторона квадрата или диаметр исходной заготовки;

- минимальная высота по эпюре  сечений;

= 855600мм² - объем стержня по эпюре сечений;

- сторона квадрата протянутой  заготовки, рассчитывается по  следующей формуле:

  .

 и  - толщина и длина выступа на конце протягиваемого стержня;

- длина стержня по эпюре;

- длина протягиваемой части  без выступа;

- общая длина протягиваемой  части;

- исходная длина заготовки под протяжку;

1. Определение раствора протяжного ручья.

В случае, когда применяется  протяжка с последующей подкаткой:

мм

2. Определение длины протяжного порога.

мм, где сторона квадрата или диаметр исходной заготовки.

В тех случаях, когда  на конце стержня имеется головка (по эпюре) и размер исходной длины  заготовки под протяжку меньше суммы размеров длины головки и порога С, определенной по формуле, т.е. когда

 допускается применять порог  меньшей длины согласно формуле:

мм

3. Определение ширины ручья

Для ручья, расположенного параллельно оси штампа

4. Определение глубины ручья

При наличии на конце протягиваемого стержня головки или выступа толщиной :

Подкаткой открытый ручей.

 

Подкатной открытый ручей  проектируем на основе данных по величинам d_э.

Размеры профиля ручья в каждом характерном сечении:

h= × d_э

В области стержня : D _зг.пр =1,13

При D_зг >60  мм для сечения стержня расчетной заготовки с d_min принимаем

0,7 и  0,75(сечения 8,9,10,11,12,13) для сечений стержня с d_k

В области головок:

h_max= 75-1,1 = 73,9 мм

 

 

 

Номер сечения	dЭ мм	значение коэффициента µ	высота подкатн. ручья h,мм	положение сечения по длине ручья с учетом t-ой усадки от единой базы поковки (сеч.14), мм
1	53,4	0,9	48,06	347.03∙1,015 = 352,23
2	61,8	0,9	55,62	346.42∙1,015 = 351,61
3	81,4	0,9	73,26	343.16∙1,015 = 348,30
4	82,4	0,9	74,16	341.09∙1,015 = 346,20
5	82,4	0,9	74,16	283.29∙1,015 = 287,53
6	81,4	0,9	73,26	281.21∙1,015 = 285,42
7	71,6	0,9	64,44	278.49∙1,015 = 282,66
8	61,8	0,75	46,35	277.62∙1,015 = 281,78
9	53,4	0,75	40,05	274.87∙1,015 = 278,99
10	47,4	0,75	35,55	268.62∙1,015 = 272,64
11	47,4	0,75	35,55	9.86∙1,015 = 10,00
12	53,4	0,75	40,05	3.6196∙1,015 = 3,67
13	61,8	0,75	46,35	0.86∙1,015 = 0,87
14	71,6	0,9	64,44	0
15	81,4	0,9	73,26	2.72∙1,015 = 2,76
16	82,4	0,9	74,16	4.8∙1,015 = 4,87
17	82,4	0,9	74,16	62.59∙1,015 = 63,52
18	81,4	0,9	73,26	64.67∙1,015 = 65,64
19	61,8	0,9	55,62	67.92∙1,015 = 68,93
20	53,4	0,9	48,06	68.23∙1,015 = 69,25

Построение рабочего контура ручья проводим на основе расчетного контура.

Уточним положения базы по длине  контура ручья. Использовавшаяся ранее  при построении расчетного контура  база, соответствующая сечению 14, будет находиться в скругленной части рабочего контура, что неудобно при разметке размеров ручья при его изготовлении. Примем положение новой базы на середине длины расстояния между сечениями 10 и 11, равным 282,66/2 =  141,33мм. Тогда размеры рабочей части ручья, определяющие длину заготовки после подкатки (без учета длины клещевины) в обе стороны от базового размера будут равны:

Округление размеров в данном случае целесообразно проводить в меньшую сторону из условия свободного размещения заготовки после подкатки в окончательном ручье.

Расчетный контур затем сглаживаем сопряжениями радиусов таким 

образом, чтобы рабочий контур ручья  был возможно более плавным.

Радиус закругления внутренних углов в зоне головки R₁, находим по формуле R₁=(1,5...3)К₁+5, где К₁–глубина полости головки по отношению к стержневой части. Исходя из наибольшей глубины полости, находим

К₁=(74,16–35,55)/2=19,3мм;

R₁=(1,5...3) 19,3+5=(33,96... 62,91) мм.

Принимаем  расчетную величину R₁=45 мм.

Радиус внешнего закругления в  зоне головки R₂ принимают в пределах от 5 до 10 мм. В данном случае плавное сопряжение контура достигается при R₂=8 мм.

Простановку размеров в подкатном  ручье, проводим по координатам центров дуг, устанавливаемых на основе графического построения.

Затем проводим сглаживание контура  с противоположной от клещевой выемки стороны ручья.

В данном случае принята штамповка  из штучной заготовки. Контур ручья  по всему периметру плоскости разъема скругляем радиусом R₃=(5…10) мм. В данном случае принимаем R₃=10 мм. Радиус R₄=8 мм принимаем из условия плавного сопряжения рабочего контура с радиусом R₃.

Со стороны клещевой выемки радиус R₅=15 мм нашли из условия максимального приближения к расчетному контуру.

Далее проводим сопряжение полученного  рабочего контура ручья с выемкой  под клещевину.

Размер толщины перемычки заготовки  с клещевиной

N = 0,2d_ЗГ.пр+6=0,2 28,25+6=11,65мм, где

где d_ЗГ.пр = 1,13а_КЛ = 1,13 25 = 28,25мм – приведенный диаметр заготовки на участке перемычки подкатного ручья. Принимаем n = 12 мм.

Радиус скругления в зоне перемычки

R₆ = 0,1d_ЗГ.пр+6 = 0,1 28,25+6 = 8,82 ≈ 9 мм.

      Расстояние центра  радиуса R₆ = 9 мм до базового сечения, равное 82 мм, находится графическим построением из условия сопряжения с радиусом R₆=9 мм и горизонталью, определяющей толщину перемычки n=12 мм.

Заключительный шаг построения – сопряжение выемки под клещевину  с плоскостью контрольного угла штампа. Расстояние плоскости контрольного угла до центра радиуса R₅ находят по формуле:

m=(1...2)·n=(1...2)·12=(12...24) мм.

      Принимаем m=15 мм. Величина раствора при выходе клещевины на плоскость контрольного угла определяем графически, как пересечение со следом этой плоскости касательных к радиусам R₅, проведенных под углом 45°.

Рис. 12. Подкатной ручей

 

Ширина ручья:

В_пр.р.=(d_эmax+10)…1.7a_зг=(82,4+10)…1,7×75=92,4…127,5 мм

Принимаем

В_пр.р.=100 мм

Минимальная допустимая толщина стенки N между чистовым и подкатным ручьем

T= -вспомогательная величина для определения расстояния между ручьями

h=37 мм-глубина

r=5 мм-радиус перехода к донной части

g₁=0-уклон,принимаемый для смежного ручья меньшей глубины

Толщина стенки между двумя полостями: N=(T-7)cosg₂

N=(65,17-7)×0.8=47 мм

Минимальная ширина штампа:

B_min= мм

Рис. 13. Взаимное расположение окончательного и открытого подкатного ручьев.

 

Для нахождения минимальной длины  штампа находим положение центра давления штамповочного ручья.

С учетом симметрии получим

 

Расстояние  от центра штамповочного ручья до базового сечения горячей поковки равно 139,40 мм. Поскольку используется один штамповочный ручей, то положение его центра тяжести может быть принято за положение центра штампа, в котором пересекаются оси хвостовика и шпонки.

Минимальную длину штампа устанавливаем  с учетом минимальной толщины  между ручьем и задней гранью штампа N₁ и расстояния N_КЛ от фигуры да выемки под клещевину.

Ориентируясь по размерам чертежа  горячей поковки (рис. 6), находим  по формуле (8)

где cos7 = 0,9925 – штамповочный уклон на торце стержня.

По рекомендациям:  N_КЛ=0,7·Т· , где =30°. С учетом рис. 8

Находим ориентировочную минимальную  длину L_min кубика с учетом найденных размеров N₁=68 мм, N_КЛ=42 мм и длины поковки (рис. 8), равной 424 мм, без учета длины выемки под клещевину

L_min=67+42+424= 534 мм.

Ориентировочную минимальную высоту штамповочного кубика Н  находим в зависимости от максимальной глубины полости h_max

Для нашей поковки 

Размеры штамповочного кубика выбираем используя расчетные размеры B_min=396, L_min = 534 и H_min=202,5. По ([2], табл. 12) принимаем размеры В=450 мм, L=550 мм и Н=400 мм.

Контрольный угол размещаем в переднем левом углу штампа с глубиной обработки по контуру 5 мм и высотой от плоскости разъема 50 мм для верхнего и нижнего штампов. При совмещении центров штампа и штамповочного кубика расстояние штамповочного ручья от передней грани контрольного угла будет 270–(69,25+139,40-9)= 52,35мм

Принимаем это расстояние равным 54 мм. Толщина между ручьем и задней гранью штампа 550–(5+54+42)=71мм> N₁=67 мм.

Определение размеров и графическое построение выемки для клещевины и литниковой канавки

 

Ширина выемки В= =(1,3…1,5)* 28,25= 36,72… 42,37мм.

Принимаем В = 40 мм

Используем выемку с прямоугольным, скругленным радиусом г с выходом на плоскость контрольного угла, где

 мм,

принимаем мм.

 

 

 

Применяем выемку нормального типа. Высота выемки на плоскости контрольного угла Н=1,2*40=48 мм.

Параметры литниковой канавки принимаем в зависимости от размеров облойной канавки. Ширина мм. Высота мм.

 

Проверку достаточности площади  соударения штампов F_C проводим на основе рекомендуемых допустимых площадей соударения, принимаемых в зависимости от МПЧ молота [1]. Для молота с МПЧ 3,15 т см².

Для нашего штампового кубика:

 

где   – площадь штампового кубика в плане;

 –  площадь контрольного угла в плане;

– площадь клещевой выемки в плане)

– площадь чистового ручья с облойной канавкой в плане

 см²–площадь подкатного ручья в плане

см²–площадь протяжного ручья.

В данной конструкции штампа наименьшая площадь соударения приходится на правую от чистового ручья площадь штампа.

Необходимо, чтобы было см².

что в пределах 2,5% отклоняется  от необходимого значения. Значит штамповый  кубик годен.

Расчет  силы обрезки и выбор обрезного пресса

 

Необходимое усилие (МН) обрезки облоя  определяем по формуле:

, [1],  где

 мм–периметр поковки;

 мм – максимально возможная действительная толщина среза облоя, (обозначения см. рис. 8), - верхнее отклонение заготовки;

–предел прочности при температуре  обрезки.

 Применяем обрезку в горячем  состоянии. При обрезке в горячем  состоянии ориентируемся на принятие  значений в интервале температур 700–750 °С.  Для стали ХГ при температуре 750 °С =320 МПа [3], а

МН.

Применяем обрезной пресс для горячей обрезки с номинальным усилием 6300 кН.

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Ковка и штамповка: Справочник в  4-х  томах. Ред.  совет: Е.И. Семенов: Машиностроение,1985 г. т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка.  /Под ред. Семенова Е.И., 1985.

т.2.  Горячая   объемная   штамповка.   /Под   ред. Е.И. Семенова, 1986.

2.  И. С. Зиновьев, В. Г. Кондратенко, А. В. Чередниченко:

"Методические указания к  домашнему заданию по курсу  «Технология горячей объемной  штамповки".

 

3.  П.И. Полухин, Г.Я. Гун, А.М. Галкин, «Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов» Справочник