Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1.Основная часть

1.1 Целесообразность изготовления полых поковок методами свободной ковки

1.2 Краткое описание операций при свободной ковке

2.Специальная часть

2.1 Составление чертежа поковки

2.2 Разработка технологических операций свободной ковки

2.2.1 Нагрев металлов перед обработкой давлением

2.2.2 Оборудование для горячей объемной штамповки

2.3 Отделочные операции горячей объемной штамповки

2.3.1 Обрезка заусенца и пробивка пленок

2.3.2 Правка штампованных поковок

2.3.3 Очистка поковок от окалины

2.3.4 Калибровка поковок

2.3.5 Контроль качества

3.Расчетная часть

3.1Конструирование поковки

3.2 Расчёт исходной заготовки под штамповку

3.2 Определение объёма поковки

3.3 Переходы штамповки

4.Технико-экономические показатели

4.1 Расчет часовой производительности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Рост промышленности и народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной мере зависят от уровня развития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется совершенствованием технологии изготовления машин, уровнем их конструктивных решений и надежности их в последующей эксплуатации.

В настоящее время важно - качественно, дешево, в заданные сроки с минимальными затратами живого и общественного труда изготовить деталь, применив современную высокопроизводительную технику, оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства.

Разработка технологического процесса изготовления детали не должна сводится к формальному установлению последовательности обработки поверхностей деталей, выбору оборудования и режимов. Она требует творческого подхода для обеспечения согласованности всех этапов построения и достижения требуемого качества с наименьшими затратами.

При проектировании технологических процессов изготовления деталей необходимо учитывать основные направления в современной технологии машиностроения:

Приближение заготовок по форме, размерам и качеству поверхностей к готовым деталям, что дает возможность сократить расход материала, значительно снизить трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках, а также уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее.

Повышение производительности труда путем применения: автоматических линий, автоматов, агрегатных станков, станков с ЧПУ, более совершенных методов обработки, новых марок материалов режущих инструментов, пуансонов и матриц.

Концентрация нескольких различных операций на одном станке для одновременной или последовательной обработки большим количеством инструментов с высокими режимами производительности .

Применение электрохимических и электрофизических способов размерной обработки деталей.

Развитие упрочняющей технологии, повышение прочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упрочнения поверхностного слоя механическим, термическим, термомеханическим, химикотермическим способами.

Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы детали и машины в целом, эффективное использование автоматических и поточных линий, станков с ЧПУ - все это направлено на решение главных задач: повышение эффективности производства и качества продукции.

Процесс создания складывается в основном из двух частей: проектирования и изготовления. Оба эти процесса взаимосвязаны и преследуют одну и туже цель - создание детали удовлетворяющей заданному служебному назначению. Эксплуатационные показатели качества детали зависят не только от ее конструкции, но и в большей степени от технологии изготовления деталей.

1.Основная часть

1.1 Целесообразность изготовления полых поковок методами свободной ковки

При получении изделий свободной ковкой исходный продукт обрабатывают многократным и прерывным воздействием универсального инструмента - молота или пресса до приобретения им заданной формы и размеров. При этом смещаемый по высоте объем деформируемого тела имеет возможность свободного перемещения по контактной поверхности инструмента, что и обусловило название данного вида обработки металлов. Свободная ковка находит применение при индивидуальном и мелкосерийном производстве для ремонтных работ. Данным способом изготовляют поковки любой массы, включая и наиболее тяжелые.

Технологические процессы свободной ковки представляют собой различное сочетание и последовательность основных и вспомогательных операций, таких как осадка, протяжка, разгонка, раздача, прошивка, гибка, закручивание, рубка, кузнечная сварка, а также операции отделки и термической обработки (если это требуется).

На рисунке 1.1 представлены различные виды инструмента, применяемого при свободной ковке.

Рисунок 1.1 Инструмент: I-бойки; II-обжимки; III- наметки; IV-топоры; V - прошивни; VI - оправки; VII - калибры.

Свободную ковку выполняют с применением кузнечного инструмента, который можно подразделить на основной, обеспечивающий деформацию металла, и вспомогательный, применяемый для удержания и манипулирования поковкой в процессе обработки. Это - всевозможные патроны, вилки, клещи с различной формой губок.

Технологические процессы ковки очень разнообразны, однако всегда являются сочетанием предварительных, основных, вспомогательных и отделочных операций. Главным универсальным инструментом ковки служат плоские бойки. К предварительным операциям относится биллетирование и рубка, причем рубка применяется и как основная операция.

Биллетирование - операция, предназначенная для превращения слитка в болванку или заготовку и состоящая в сбивке ребер (для слитков некруглого сечения) и устранении конусности слитка. Биллетирование осуществляют ковкой с незначительным обжатием нагретого слитка. Принято считать, что биллетирование способствует устранению дефектов литой структуры и улучшению пластических свойств поверхностного слоя (рубашки) слитка. Однако высокая температура и малые обжатия в процессе биллетирования способствуют получению крупнозернистой структуры, что вынуждает иногда проводить термическую обработку после биллетирования. Если при этом обжимаются только ребра слитка, то у металла между ребрами сохраняется литая структура. При хорошем качестве слитков можно отказаться от биллетирования; это позволяет увеличить производительность технологического процесса на 10-15% .

К основным операциям относятся осадка (высадка), протяжка (вытяжка, раскатка), гибка, закручивание, рубка, прошивка и кузнечная сварка.

Осадка - это операция, при которой за счет обжатия по высоте увеличивается площадь поперечного сечения заготовки,перпендикулярного к деформирующей силе.

Если осаживается по высоте только часть заготовки, то операцию называют высадкой. При ковке осадка является основной операцией для получения формы поковки, но может применяться также как промежуточная для устранения литой структуры или анизотропии свойств металла.

Протяжка (вытяжка) - операция, в процессе которой длина заготовки увеличивается за счет уменьшения ее поперечных размеров при последовательных по длине нажатиях бойками. Применяют плоские, вырезные и закругленные бойки. Заготовка обжимается по участкам и перемещается (подается) в осевом направлении с поворотом вокруг оси. Два последовательных обжима с поворотом (кантовкой) на 90° называют переходом.

Рационально вести процесс протяжки с небольшой подачей, так как с уменьшением подачи в соответствии с законом наименьшего сопротивления уменьшается уширение. Но в этом случае увеличивается число обжатий, необходимых для деформации заготовки, а следовательно, снижается производительность процесса. Практически величину подачи принимают равной 0,4-0,7 от ширины бойка в зависимости от размеров заготовки; однако для увеличения скорости протяжки, особенно в начале процесса, можно величину подачи определять как: а = (1,5- 1,8) b₀ где а - величина подачи; b₀ - исходная ширина заготовки.

Применяют несколько видов операций протяжки. Поковки плоской формы получают расплющиванием. Расплющивание (уширение, разгонка) - это увеличение ширины заготовки за счет обжатия по высоте. При ковке котельных барабанов, турбинных роторов и т.п. применяют протяжку на оправке: длина полой заготовки увеличивается за счет утонения ее стенки. Оправка имеет небольшую конусность, верхний боек плоский, а нижний боек вырезной. Внутренний диаметр заготовки изменяется незначительно, а оправка калибрует внутреннее отверстие. Во время ковки заготовка с оправкой периодически поворачивается и подается под бойки.

На оправке производят также раскатку - операцию, при которой увеличивается диаметр за счет уменьшения толщины стенки исходной полой заготовки. Оправка служит опорой заготовки по ее внутренней поверхности и установлена на козлах. Применяют цилиндрическую оправку и узкий верхний боек, длинная сторона которого параллельна оси поковки. После каждого обжатия оправка или заготовка поворачиваются вокруг оси, подавая под боек новый участок заготовки. Периодически поковку снимают с оправки и подвергают правке. Раскаткой на оправке пользуются при ковке, например, колец, обечаек, барабанов и часто ее сочетают с протяжкой.

Гибка - кузнечная операция, с помощью которой заготовке придают изогнутую форму по заданному контуру. Гибку применяют при изготовлении, например, угольников, скобок, крюков, кронштейнов, лап, кулис. В результате гибки первоначальная форма поперечного сечения заготовки искажается с уменьшением площади в зоне изгиба.

Закручивание - кузнечная операция, посредством которой одну часть заготовки поворачивают по отношению к другой под определенным углом вокруг общей продольной оси. Закручивание применяют при изготовлении, например, коленчатых валов с коленами, расположенными в различных плоскостях, стенных болтов, стоек для изгородей, спиральных сверл. Рубка применяется для разделения заготовки на части, отделения части металла по наружному (обрубка) и внутреннему (вырубка) контурам, частичного разделения заготовки (разрубка). Отход металла при рубке называют обсечкой.

Прошивка - это операция, в результате которой в заготовке образуется полость за счет вытеснения металла. Сквозную прошивку (пробивку) относительно тонких поковок ведут на подкладном кольце. Высокие массивные поковки прошивают в два перехода, образовав сначала глухую полость и, перевернув поковку, прошивают дно. Прошивающим инструментом служит сплошной или пустотелый прошивень круглого или фасонного поперечного сечения. В результате прошивки форма заготовки искажается и образуется отход - выдра.

Кузнечную сварку в последнее время применяют в основном при ковке мелких поковок для ремонта. Для соединения же деталей или их частей в настоящее время применяют главным образом автогенную сварку и электросварку.

Наряду с уже рассмотренными при свободной ковке употребляют и многие другие виды специализированного инструмента. Иногда для производства поковок сложной формы больших партий (крупных гаечных ключей, фланцев, гаек, крюков и т.п.) целесообразно оформлять часть поковки или даже всю поковку в специальном инструменте - штампе, полость которого представляет собой объемное зеркальное отражение формы поковки. Как правило, эти штампы не закрепляют на оборудовании и при выполнении соответствующего перехода устанавливают непосредственно на гладкий боек. Их называют подкладными штампами.

Штамп состоит их двух половин - нижней и верхней (перевернута справа). Для совпадения половин штампа в нем предусмотрены центрирующие угловые шпильки. Пользуются штампом в конце ковки после предварительного «фасонирования» заготовки. Применение простейших подкладных штампов в виде колец позволяет резко упростить технологию ковки и повысить точность поковок.

1.2 Краткое описание операций при свободной ковке

Автоматы для горячей объемной штамповки применяют в серийном, крупносерийном и массовом производстве. Их производительность достигает 200 и более изделий в 1 мин, что во много раз превышает производительность универсального горячештамповочного оборудования. При штамповке на автоматах достигается высокая стабильность размеров поковок с небольшими (0,5 - 1 мм на сторону) припусками на последующую обработку при отсутствии заусенцев и штамповочных уклонов на поковках, что приводит к экономии металла и трудозатрат. Себестоимость получаемых изделий относительно низкая.

Серийно выпускают автоматы усилием 400 - 15 000 кН, а по специальным заказам и до 28 000 кН. Масса штампуемых на автоматах поковок обычно не превышает 3 - 5 кг.

Горячештамповочные автоматы работают как самостоятельные машины, либо входят как составная часть в автоматические линии. Их применяют также в сочетании с холодноштамповочными для комбинированной штамповки, что позволяет повысить точность поковок.

Таблица. Классификация способов штамповки

Способ штамповки	Краткая характеристика	Схема
1. В открытом штампе	Сопровождается образованием заусенца по периметру поковки в плоскости разъема. Размеры по высоте выдерживаются в пределах сравнительно жесткого допуска. Колебания объема исходной заготовки вызывают различную степень заполнения канавки для заусенца.
2. В закрытом штампе с цельной матрицей	Обеспечивает получение поковки без заусенца или с незначительным долевым заусенцем, который удаляется на наждачном станке или при последующей обработке резанием. Колебания объема исходной заготовки сказываются на размерах поковки по высоте Нувследствие чего эти размеры можно выдерживать в пределах менее жест кого допуска, чем при штамповке в открытом штампе.
3. В закрытом штампе с разъемной	Применяется для получения поковок сложной формы, извлечь которые из штампа при одной плоскости разъема нельзя. Возможны заусенцы по плоскости разъема матриц, которые обычно удаляют зачисткой на наждачном станке. Колебания объема исходной заготовки сказываются на размерах поковки по высоте.
4.Выдавливанием	Колебания объема заготовки сказываются на длине стержня поковки. Излишек стержня по длине удаляется на прессе или при после дующей обработке резанием.

2.Специальная часть

2.1 Составление чертежа поковки

При разработке чертежей поковок, подлежащих изготовлению в закрытых и открытых штампах, штамповочные уклоны, как правило, не предусматривают или берут в пределах не более 2°.

1. Наименьшие радиусы закруглений наружных и внутренних кромок берут по табл. 12.

При штамповке в закрытых штампах с разъемной матрицей поковок с выступами, расположенными под углом к направлению движения пуансона, наименьшие радиусы закруглений рекомендуется определять по табл. 15.

2. Наметки под прошивку и глухие полости конструируют в соответствии с указаниями табл. 13.

3. При штамповке в закрытых штампах с цельными и разъемными матрицами величину припусков на механическую обработку и допусков на поковки следует определять как для поковок, изготовляемых в открытых штампах на прессах, причем на размеры по высоте (в направлении хода ползуна) величину положительного отклонения допуска следует увеличить на 50 - 100%.

2.2 Разработка технологических операций свободной ковки

Общий технологический процесс изготовления поковок горячей объемной штамповкой состоит обычно из следующих этапов:

1. отрезки проката на мерные заготовки;

2. нагрева;

3. штамповки;

4. обрезки заусенца и пробивки пленок;

5. правки;

6. термической обработки;

7. очистки поковок от окалины;

8. калибровки;

9. контроля готовых поковок.

Операции, которые производят с поковкой после ее штамповки, называют отделочными.

2.2.1 Нагрев металлов перед обработкой давлением

При нагреве металла с повышением температуры уменьшается его временное сопротивление, а относительное удлинение увеличивается. Таким образом, при деформировании стали, нагретой, например, до температуры 1200 С, можно достичь большего формоизменения при меньшем приложенном усилии, чем при деформировании ненагретой стали. Все металлы и сплавы имеют тенденцию к увеличению пластичности и уменьшению сопротивления деформированию при повышении температуры в случае выполнения ряда требований, предъявляемых к процессу нагрева. Так, каждый металл должен быть нагрет до вполне определенной максимальной температуры. Если нагреть, например, сталь до температуры, близкой к температуре плавления, наступает пережог, выражающийся в появлении хрупкой пленки между зернами металла вследствие окисления их границ. При этом происходит полная потеря пластичности. Пережог исправить нельзя, пережженный металл может быть отправлен только на переплавку.

Ниже температуры пережога находится зона перегрева. Явление перегрева заключается в резком росте размеров зерен. Вследствие того, что крупнозернистой первичной кристаллизации (аустенит), как правило, соответствует крупнозернистая вторичная кристаллизация (феррит + перлит или перлит + цементит), механические свойства изделия, полученного обработкой давлением из перегретой заготовки, оказываются низкими. Брак по перегреву в большинстве случаев можно исправить отжигом. Однако для некоторых сталей (например, хромоникелевых) исправление перегретого металла сопряжено со значительными трудностями, и простой отжиг оказывается недостаточным.

Максимальную температуру нагрева, то есть температуру начала горячей обработки металлов давлением, следует назначить такой, чтобы не было пережога и перегрева. В процессе обработки нагретый металл обычно остывает, соприкасаясь с более холодным инструментом и окружающей средой. Заканчивать горячую обработку давлением следует также при вполне определенной температуре, ниже которой пластичность вследствие упрочнения (рекристаллизация не успевает произойти) падает и в изделии возможно образование трещин. Но при высоких температурах заканчивать деформирование нецелесообразно (особенно для сплавов, не имеющих фазовых превращений). В этом случае после деформирования зерна успевают вырасти и получается крупнозернистая структура, характеризующаяся низкими механическими свойствами.

Каждый металл и сплав имеет строго определенный температурный интервал горячей обработки давлением. Например, алюминиевый сплав АК4 470-350 С; медный сплав Бр.АЖМц 900-750 С; титановый сплав ВТ8 1100-900 С. Для углеродистых сталей температурный интервал нагрева можно определить по диаграмме состояния в зависимости от содержания углерода. Например, для стали 45 температурный интервал 1200-750 С, а для стали У10 1100-850С.

Заготовка должна быть равномерно нагрета по всему объему до требуемой температуры. Разность температур по сечению заготовки приводит к тому, что вследствие теплового расширения между более нагретыми поверхностными слоями металла и менее нагретыми внутренними слоями возникают напряжения. Последние тем больше, чем больше разность температур по сечению заготовки, и могут возрасти настолько, что в центральной зоне с растягивающими напряжениями при низкой пластичности металла образуются трещины. Разность температур по сечению увеличивается с повышением скорости нагрева, поэтому существует допустимая скорость нагрева. Наибольшее время требуется для нагрева крупных заготовок из высоколегированных сталей из-за их низкой теплопроводности. Например, время нагрева слитка массой из легированной стали составляет 24 ч.

Однако с увеличением времени нагрева увеличивается окисление поверхности металла, та как при высоких температурах металл активнее химически взаимодействует с кислородом воздуха. В результате на поверхности, например, стальной заготовки образуется окалина - слой, состоящий из оксидов железа: Кроме потерь металла с окалиной, последняя, вдавливаясь в поверхность заготовки при деформировании, вызывает необходимость увеличения припусков на механическую обработку. Окалина увеличивает износ деформирующего инструмента, так как ее твердость значительно больше твердости горячего металла.

При высоких температурах на поверхности стальной заготовки интенсивно окисляется не только железо, но и углерод: происходит так называемое обезуглероживание. Толщина обезуглероженного слоя в отдельных случаях достигает 1,5-2 мм.

Для уменьшения окисления заготовки нагревают в нейтральной или восстановительной атмосфере.

Материал из которого изготовлена деталь № 40 - Сталь 25

Назначение - оси валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики, болты, фланцы, тройники, крепежные детали, другие неответственные детали; после ХТО - винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляют требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.

Таблица. Заменитель стали 20, 30.

Массовая доля элементов в % по ГОСТ 1050 - 88
C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	As	N	Cu
0,22-0,3	0,17-0,37	0,50-0,80	?0,040	? 0,035	? 0,25	? 0,30	? 0,08	? 0,008	? 0,3

Таблица

Температура критических точек, ?С
Ac1	Ac3	Ar1	Ar3
735	835	680	825

Плотность - 7820 кг/м3.

Технологические свойства:

Температура ковки, : начала 1280, конца 700. Охлаждение на воздухе.

Обрабатываемость резанием: , в горячекатаном состоянии при .

Свариваемость: сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО. Способы сварки - РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.

Флокеночувствительность - не чувствительна.

Таблица. Склонность к отпускной хрупкости - не склонна.

Механические свойства в зависимости от ковочных температур
Температура, ?С	, Мпа	, Мпа	,%	,%	Состояние материала и условия испытаний
20	310	490	28	58	после прокатки; образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 1/с
200	320	560	13	44
300	200	540	22	57
400	165	465	25	66
500	150	330	28	70
700	130	145	41,5	76,5	после прокатки; скорость деформирования 0,009 мм/мин
800	69	96	56,7	78,4
900	47	79	52,9	95,3
1000	40	54	59,7	100
1100	24	38	66,2	100
1200	14	23	101	100
1300	20	25	66,6	100

Одним из наиболее распространенных нагревательных устройств является камерная печь.

В камерной печи заготовки 2 укладывают на под 1 печи через окно 4 и после прогрева до заданной температуры извлекают через то же окно. Рабочее пространство печи нагревают сжиганием газа с помощью горелок 3, служащих для смешения газа с воздухом и подачи смеси в печь. Продукты сгорания отводят через дымоход 5 в рекуператор - теплообменник, в котором поступающий к горелкам воздух нагревается теплотой горячих уходящих газов. Подогрев воздуха до температуры 350-500 С позволяет экономить до 25 % топлива. Камерные печи периодического действия применяют на производств, где часто меняется типоразмер нагреваемых заготовок. Для нагрева очень крупных заготовок используют камерные печи с выдвижным подом. Наиболее распространены камерные печи с неподвижным подом, применяемые в кузнечных цехах. Рабочее пространство этих печей выполняют в форме параллелепипеда длиной 0,6-2 м, шириной 0,6-1,5 м и высотой до 1 м. производительности печей - 70-600 кг/ч, расход тепла - 5000-7000 кДж/кг.

Рисунок 2.1 Камерная нагревательная печь

2.2.2 Оборудование для горячей объемной штамповки

Для горячей объемной штамповки применяют молоты, кривошипные горячештамповочные прессы, горизонтально-ковочные машины, гидравлические прессы, винтовые прессы и машины для специализированных процессов штамповки.

Кривошипный горячештамповочный пресс

Кинематическая схема приведена на рисунке.

Рисунок 2.2 Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса

Электродвигатель 4 передает движение клиновыми ремнями на шкив 3, сидящий на приемном (промежуточном) валу 5, на другом конце которого закреплено малое зубчатое колесо 6. это колесо находится в зацеплении с большим зубчатым колесом 7, свободно вращающимся на кривошипном валу 9. С помощью пневматической фрикционной дисковой муфты 8 зубчатое колесо 7 может быть сцеплено с кривошипным валом 9; тогда последний придет во вращение. Посредством шатуна 10 вращение кривошипного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 1.

Для остановки вращения кривошипного вала после выключения муфты служит тормоз 2. Стол пресса 11, установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином 12 и тем самым в незначительных пределах регулировать высоту штампового пространства. Для облегчения удаления поковки из штампа прессы имеют выталкиватели в столе и ползуне. Выталкиватели срабатывают при ходе ползуна вверх.

Кривошипные прессы имеют постоянный ход, равный удвоенному радиусу кривошипа. Поэтому в каждом ручье штампуют за один ход пресса, и производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а высокая жесткость конструкции пресса, отсутствие ударов и сотрясений делают возможным применение направляющих колонок у штампов, что практически исключает сдвиг. Штамповочные уклоны у поковок также меньше, так как на прессах предусмотрены выталкиватели. При штамповке на кривошипных прессах имеются большие возможности для механизации и автоматизации процесса, чем при штамповке на молотах.

Наряду с перечисленными преимуществами штамповка на кривошипных прессах имеет и недостатки. Ввиду жесткого хода ползуна на прессах при многоручьевой штамповке нельзя применять такие ручьи, как протяжной, подкатной и отрезной.

Заготовка перед штамповкой на прессе должна быть полностью очищена от окалины, так как деформация происходит за один ход пресса; при наличии окалины она заштамповывается в поверхность поковки. Стоимость кривошипного горячештамповочного пресса в 3-4 раза выше стоимости эквивалентного по мощности молота.

На кривошипных прессах возможна штамповка всех видов поковок, штампуемых на молотах. Однако при штамповке поковок с удлиненной осью и большой разностью площадей поперечных сечений по длине требуется применение предварительно профилированных заготовок.

Ввиду худшего заполнения полостей при штамповке сложных поковок на прессах применяют большее число ручьев, чем в молотовых штампах. Штампы на прессах не должны смыкаться на величину, равную толщине заусенца, поэтому полость для него делается открытой, в отличии от молотовых штампов.

Благодаря наличию выталкивателей на прессах удобно штамповать в закрытых штампах выдавливанием и пришивкой. Кривошипные горячештамповочные прессы строят усилием 6,3-100 Мн; такие прессы успешно заменяют штамповочные молоты с массой падающих частей 0,63-10 т.

2.3 Отделочные операции горячей объемной штамповки

2.3.1 Обрезка заусенца и пробивка пленок

Все поковки, штампуемые в открытых штампах, имеют заусенец в плоскости разъема, а в поковках с внутренними отверстиями остаются пленки между наметками (исключая поковки, штампуемые на горизонтально-ковочных машинах).

Обрезку заусенца и пробивку пленок выполняют с помощью штампов, устанавливаемых на кривошипных прессах, по принципу действия аналогичных кривошипным штамповочным прессам.

При обрезке заусенца (рисунок 2.3 а) поковку 3 укладывают в матрицу 4 так, что она своим заусенцем ложится на режущие кромки матрицы. При нажатии пуансоном 1 на поковку 3 режущие кромки матрицы срезают заусенец по всему периметру поковки, которая после этого проваливается вниз. Заусенец остается на матрице, а чтобы он не застревал на пуансоне, применяют съемник 2.

При пробивке пленки (рисунок 2.3 б) поковку 3 укладывают в матрицу 4 и с помощью пуансона 1 пробивают; отход проваливается через отверстие матрицы в тару, установленную под столом пресса.

Существуют штампы совмещенного действия, в которых обрезают заусенец и пробивают пленки за один ход пресса.

Обрезку и пробивку поковок можно выполнять в холодном и горячем состояниях: для мелких поковок из низкоуглеродистой и низколегированной сталей - в холодном состоянии. В остальных случаях обрезают заусенец и пробивают пленку сразу же после штамповки на обрезном прессе, установленном непосредственно около штамповочной машины.

Рисунок 2.3 Схемы обрезки заусенца (а) и пробивки пленки (б)

2.3.2 Правка штампованных поковок

Правку штампованных поковок выполняют для устранения искривлений осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, а также после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии, либо на обрезном прессе (обрезной штамп совмещается справочным), либо на отдельной машине (установленной рядом со штамповочным оборудованием).

Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термической обработки.

2.3.3 Очистка поковок от окалины

Очистка поковок от окалины облегчает условия работы режущего инструмента при последующей обработке резанием, а также контроль поверхности поковок. Очистку осуществляют в барабанах, дробью, травлением.

В барабанах поковки очищают следующим образом. Поковки загружают в барабан с наклонной осью вращения, в котором находятся стальные звездочки. При вращении барабана поковки трутся и ударяются друг о друга и о звездочки, благодаря чему окалина сбивается. При очистке тяжелых поковок на их поверхности образуются забоины, поэтому таким способом их не очищают.

Дробеструйная очистка заключается в том, что металлическая дробь размером 1-3 мм с большой скоростью ударяет о поверхность поковки и сбивает с нее окалину. Скорость дроби сообщает сжатый воздух в специальных аппаратах. Этим способом очищают мелко- и среднегабаритные поковки.

Травлением в водных растворах кислот, нагретых до 40-60 С, очищают крупногабаритные поковки сложных конфигураций.

ковка технический машиностроение

2.3.4 Калибровка поковок

Калибровка поковок повышает точность размеров всей поковки или отдельных ее участков. Таким образом, последующая механическая обработка устраняется полностью или ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объемную калибровку.

Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки, ограниченных горизонтальными плоскостями (рисунок 2.4 б). При плоскостной калибровке поковку правят в холодном состоянии на кривошипно-коленных прессах (рисунок 2.4а). Механизм кривошипно-коленного пресса обеспечивает получение больших усилий на ползуне 2 при сравнительно малом крутящем моменте на валу 1.

Поскольку калибруют с небольшой степенью деформации (менее 5-10%), необходимо заранее при штамповке предусматривать припуск на калибровку. Причем с увеличением припуска точность размеров после калибровки уменьшается, а качество поверхности улучшается. Обычная точность после калибровки составляет , а допуск при калибровке с повышенной точностью в 2 раза меньше.

Объемной калибровкой (рисунок в) повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки.

Рисунок 2.4 Кинематическая схема кривошипно-коленного пресса (а) и схемы плоскостной (б) и объемной (в) калибровок.

2.3.5 Контроль качества

Контроль качества необходим не только для готовых поковок, но и для условий их изготовления на всех этапах, начиная от получения исходных заготовок.

При контроле готовых поковок их осматривают, выборочно измеряют геометрические размеры, твердость. Несколько поковок из партии иногда подвергают металлографическому анализу и механическим испытаниям. Внутренние дефекты в поковках определяют ультразвуковым методом контроля и рентгеновским просвечиванием.

3.Расчетная часть

Деталь, подлежащая изготовлению, представляет собой кольцо.

Материал детали - сталь 40 ГОСТ 1050-88.

Производство серийное.

В качестве заготовки используем поковку, штампуемую на паровоздушном молоте двойного действия в открытом штампе.

Нагрев заготовок - индукционный.

Определение массы детали.

Для определения массы детали найдём объём поковки. Для этого разбиваем деталь на геометрически простые части (рис.3.1).

Рисунок 3.1.Расчётный эскиз детали

V1= 20*40=800 мм3

V2= 20*35=700 мм3

V3= 20*24=480 мм3

V4= 20*35=700 мм3

V5= (120-20-20-35-35)*20=300 мм3

Объём детали

Vд=V1+V2+V3+V4+V5=800+700+480+700+300=2980мм3=3 см3

Масса детали

Mд=?Vд, где ?=7,85г/см³ - плотность стали,

Mд=7,85*3=23,55 г = 0.024 кг.

3.1 Конструирование поковки

Определяем расчётную массу поковки

Mпр=Mд*Kр,

Для поковки кольца принимаем Kр=1,7, тогда Mпр=0,024*1,7=0,04 кг

Основные припуски на обработку цилиндрических поверхностей колеса:

1) O40 - 2,7 мм

2)120 - 2,3 мм.

Основные припуски на обработку торцов поковки в размер:

1)60(Ra2,5)

Торец А детали находится на расстоянии 25 мм от её базовой поверхности. Поэтому припуск на обработку этого торца равен 2,0 мм.

Торец Б удален от базовой плоскости на 28 мм. Припуск на обработку торца Б-2,3 мм

Расстояние между плоскостью С зубчатого колеса и базовой плоскостью - 6 мм. Припуск на подрезку торца С равен 2,0 мм. Аналогично припуск на подрезку торца D равен 2,0 мм.

Дополнительный припуск на обработку поковки зубчатого колеса, учитывающий:

1)Смещение плоскости разъёма штампа-0,3 мм.

2)Отклонение от плоскостности - 0,5 мм.

Величина штамповочного уклона для поковки, штампованной на молоте

-на наружной поверхности-70

-на внутренней поверхности - 100

Определение номинальных размеров поковки.

Диаметральные размеры поковки:

1) 40+(2,7+0,3)*2=46 мм;

2) 120-(2,3+0,3)*2=114,8 мм. Принимаем 115 мм.

3) расстояние от базовой плоскости до торца А заготовки

25+2+0,5=27,5 мм

расстояние от базовой плоскости до торца Б заготовки

25+2+0,5=27,5 мм.

Соответственно расстояние от базовой плоскости до торцов С и D поковки

6+2+0,5=8,5 мм.

14+2+0,5=16,5 мм.

Для определения наружного диаметра поковки Dп в плоскости разъёма штампа используем расчётную схему на рисунке 2.

Рисунок 3.2. Расчётный эскиз поковки.

Dп=Dз+2*0,5tg70=232+2*12,5*tg70=235 мм.

Толщина перемычки, образующейся при прошивке полости под отверстие, определяется по формуле

S=0,45vD4-0,25h-5+0,6vh

S=0,45v45-0,25*30-5+0,6v30=5,8 мм

Диаметр пробиваемого отверстия

dв=D4-2(h-0,5S)*tg100=45-2(30-0,5*5,8)*0,17=35,78 мм.

Принимаем dв=35,8 мм.

Назначение радиусов наружных углов производится по ГОСТ 7505-89.

Для поковки массой 15 кг при глубине полости ручья штампа h=30 мм минимальная величина радиуса закругления - 2,5 мм. Rн примем равным 3,6 мм. Величина радиуса Rв закругления внутренних углов устанавливается примерно1..6 мм., примем Rв равным 6 мм.

3.2 Расчёт исходной заготовки под штамповку

В качестве исходной заготовки предусматривается использование штучной заготовки из проката обычной точности

В общем случае исходной заготовки

Vз=K(Vп+Vпер+Vо),

где K-коэффициент, учитывающий угар металла.

Vп - объём поковки, Vпер - объём перемычки, Vо - объём облоя.

При индукционном нагреве К=1,01

Vз= 1,01(Vп+Vпер+Vо)

3.2 Определение объёма поковки

С учётом размеров поковки и их предельных отклонений, имеем:

1)D1=236,35 мм;

2)D2=198,65 мм;

3)d3=86,4 мм;

4) d4=39,8 мм;

5) h1=30,9 мм;

6)h2=18,9 мм;

7)h3=65,9 мм;

Объём венца поковки

V1=?(D12-D22)*h1/4=397996 мм³

Объём полотна

V2=?(D22-d32)*h2/4=474962 мм³

Объём ступицы

V3=?(d32-d42)*h3/4=304383 мм³

Общий объём поковки

Vп=V1+V2+V3=1177341 мм3=1177,3 см³

Масса поковки

Mп=?Vп=9241,8 г=9,2 кг.

Определение объёма перемычки.

Объём перемычки определяется по эскизу поковки.

Vпер = ?dB2S/4=5838 мм³

Масса перемычки Mпер=0,04 кг.

Определение массы облоя.

Vo=K1PпS3,

Где К1=0,55-коэффициент заполнения металлом облойной канавки;

Pп- периметр поковки по линии обреза облоя;

S3 - площадь поперечного сечения облойной канавки.

Для заготовки поковки колеса

Pп=?Dп=738,2 мм

Тогда Vo=81608 мм³

Масса облоя Мо=0,635 кг.

Объём исходной заготовки под штамповку

Vз=1277,4 см³

Масса исходной заготовки

Мз = 10 кг.

Расчёт размеров исходной заготовки.

Диаметр исходной заготовки

Dзаг=1,083vVз/2,3=88,7 мм.

По сортаменту выбираем заготовку ближайшего большего диаметра

Dзаг=90 мм.

Длина исходной заготовки

L=V3/F3, где F3 - площадь поперечного сечения заготовки

L=4V3/?Dзаг2=200,8 мм.

Допуск на длину 0,8 мм.

3.3 Переходы штамповки

Для рассматриваемого случая h4/h5>1,3 штамповку заготовки зубчатого колеса проводят за два перехода - осадку и окончательную штамповку.

На рисунке 3.3 изображены: а) исходная заготовка; б) заготовка после осадки; в) отштампованная заготовка.

Осадку заготовки рекомендуется производить до диаметра Do немного меньшего диаметра поковки D3=232 мм, поэтому диаметр заготовки после осадки примем Do=230 мм.

Рисунок 3.3. Переходы при штамповке поковки кольца

Исходя из условия равенства объема металла исходной заготовки и её объёма после осадки

?Dзаг2L/4=?D02h0/4

Определим высоту заготовки после осадки:

h0=4?Dзаг2L/4?D02=30,6 мм.

Второй переход - окончательная штамповка - выполняется в чистовом ручье штампа.

Обрезку облоя и пробивку отверстия производят на прессе, используя для этой цели штамп последовательного или совмещённого действия.

Определение массы падающих частей молота.

Выбор оборудования.

Масса падающих частей молота при штамповке заготовки круглой в плане

Mм=10(1-0,005Dп)(1,1+2/Dп)2(0,75+0,001Dп2)Dп?в,

где Dп - диаметр поковки в см; ?в=6 кг/мм2 - предел прочности деформируемого материала при температуре окончания штамповки.

Мм=1781,9 кг=1,8 т.

В соответствии с расчетом для штамповки заготовки по ОСТ 2КП12 - 1 - 87 выбираем паровоздушный молот с массой падающих частей 2 тонны.

4.Технико-экономические показатели

4.1 Расчет часовой производительности

Исходные данные для расчета:

1) деталь - поковка кольцо;

2) обрабатываемый материал - сталь 40;

3) станок - паровоздушный молот;

5) приспособление - матрица и пуансон.

Определим основное (технологическое) время по формуле

To=;

где L - длина обрабатываемой поверхности;

L1 - величина врезания и перебега резца, мм;

L2 - дополнительна длинна на взятие пробной стружки, мм;

n - частота вращения шпинделя, об/мин;

S - подача, мм/об;

i - число проходов.

Согласно приложениям 1 (7, с. 204) и 3 (7, с.220) устанавливаем величины врезания и перебега инструмента (L1) и величины на взятие пробной стружки (L2). Так как обработка поверхностей 7,8 и 10,12 идентична рассмотрим нормирование на поверхности 7 и 8.

для поверхности 8 - L1=1 мм, L2=2 мм;

для поверхности 7 - L1=3 мм, L2=7 мм;

Тогда основное (технологическое) время равно:

для поверхности 8 tо =(1+1+1+2) /22*0,26=0,69 мин;

для поверхности 7 tо =(24+3+7) /150*0,2=1,13 мин;

Основное технологическое время на операцию определяем по формуле:

;

То=0,69+1,13+0,69+1,13=3,64мин;

Определяем вспомогательное время на операцию.

Время на установку и снятие детали весом до 15 кг в, без выверки, равно tуст=0,65 мин.

По той же карте устанавливаем время на изменение подачи для переходов равно 0,07 мин на один переход; время на изменение числа оборотов шпинделя для перехода равно 0,08 мин.

Суммарное вспомогательное время, связанное с переходом равно: =5,04 мин.

Вспомогательное время на контрольные измерения (tизм) обработанной поверхности устанавливается по карте 86 (7, с.185). При измерении индикаторной скобой поверхностей 7 и 10 время на одно измерение равно 0,22 мин. Суммарное вспомогательное время на контрольные измерения равно: =0,44 мин.

Вспомогательное время на операцию определяем по формуле:

Тв=;

Тв=0,92+5,04+0,44=6,36 мин;

Время на обслуживание рабочего места (организационное и техническое) определяется по карте. Для станков II группы с наибольшим диаметром изделия устанавливаемого над станиной, 600 мм оно составляет 4,0% от оперативного времени.

Время перерывов на отдых и личные надобности при работе на станке с составляет 4% от оперативного времени.

Определяем штучное время по формуле:

Тшт=(То+Тв) (1+);

Тшт=(3,64+6,36) (1+) =10,8 мин;

Подготовительно-заключительное время. При обработке детали на станке , участвующим в операции, подготовительно-заключительное время на партию деталей равно 15 мин.

Сводим полученные данные в таблицу (таблица 4.1):

Таблица 4.1 - Нормы времени на токарную чистовую операцию

Основное время на операцию, мин	3,64
Вспомогательное время на операцию, мин	6,36
Штучное время на операцию, мин	10,8
Подготовительно-заключительное время на операцию, мин	15

Заключение

В данной курсовой было: проанализировано служебное назначение и технические требования к изготовлению детали, определён тип производства такт выпуска и партия выпуска получаемой детали, проанализирована технологичность конструкции детали, произведён выбор и обоснование способа получения заготовки. При анализе технологического процесса были: рассчитаны припуски на обработку поверхностей, проанализированы и обоснованы схемы базирования и закрепления на две операции, обоснование выбора металлорежущего оборудования, станочных приспособлений, режущего и мерительного инструмента на две операции, рассчитаны режимы резания, произведено техническое нормирование для двух операций.

Список использованной литературы

1. А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред «Курсовое проектирование по технологии машиностроения». - 4-е изд., перераб. и доп. - Минск: Выш. Школа, 1983. -256 с.

2. Справочник технолога машиностроителя.2 т. /Под ред.А.Г. Касиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

3. Обработка металлов резанем: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др. Под общ. ред.А. А. Панова. - М.: Машиностроение. 1988. -736 с.: ил.

4. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности “Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты”. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 496с., ил.

5. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. -4-е изд., перераб. и доп. - Минск: Вышэйш. Школа, 1983. -256 с.

6. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ: Серийное производство. - М.: Машиностроение, 1974. - 421с.

7. ГОСТ 7505 - 89. Поковки стальные штампованные.

8. А.П. Станки и инструменты 3/1991, М.: - Машиностроение, 46с.

9. Малов А. Н., Справочник технолога-машиностроителя. -3-е изд., перераб. и доп. -М: Машиностроение, 1972. - 568с.

10. Методические указания для курсового проекта. Для студентов специальностей 7.090202 «Технология машиностроения» дневной и заочной форм обучения. / Сост. Евтухов В.Г., Захаркин А.У. - 1999 - с.23 ил.

Размещено на Allbest.ru