2) Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование заусенца в нем не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя часть штампа может иметь полость, а верхняя выступ (на прессах), или наоборот (на молотах) Закрытый штамп может иметь не одну, а две, взаимно перпендикулярные плоскости разъема, т.е. состоять из трех частей.

При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Следовательно в этом случае процесс получения заготовки усложняется, поскольку отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

Существенное преимущество – уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода в заусенец.

 Поковки, полученные в закрытых штампах Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную макроструктуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в заусенец. При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

4. 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. Процессы штамповки на этих машинах имеют сои особенности, обусловленные устройством и принципом их действия.

Основным видом штамповочных молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. Их строят с массой падающих частей 630 – 25000 кг.

На молотах штампуют поковки разнообразных форм преимущественно в многоручьевых открытых штампах. Поскольку ход молота нежесткий, штамп конструируют так, чтобы при последнем ударе его половинки сомкнулись по плоскости соударения. На молоте обычно штампуют за несколько (3-5) ударов. После каждого удара баба молота уходит вверх, и в процессе деформирования наступает перерыв. Это приводит к тому, что нижняя часть заготовки охлаждается более интенсивно, так как постоянно соприкасается с нижней частью штампа. Течение металла так же облегчается благодаря тому, что после каждого удара молота окалина отваливается от поверхности заготовки и сдувается сжатым воздухом из штампа.

У бесшаботных паровоздушных молотов шабот заменен нижней подвижной бабой, соединенной с верхней бабой механической или гидравлической связью. При ударе соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия (до 1 МДж), что позволяет штамповать на тих молотах крупные поковки преимущественно в одноручьевых штампах (ввиду подвижности обоих штампов многоручьевая штамповка на них затруднена).

Кинематическая схема Кривошипного горячештамповочного пресса приведена на рис. 3. Электродвигатель 4 передает движение клиновидным ремням 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 вращающемся на кривошипном валу 9. С помощью пневматической фрикционной 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 штамповочного пространства. Для облегчения удаления поковки из штампа прессы имеют выталкиватели в столе и ползуне. Выталкиватели срабатывают при ходе ползуна вверх.

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 отличие от молотовых штампов.

Определение усилия, требуемого для штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе, имеет важно, так как при недостаточном усилии пресса может произойти его поломка. Существуют аналитические экспериментально проверенные формулы для определения усилия штамповки с достаточной степенью точности.

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

Горизонтально ковочные машины имеют штампы, состоящие из трех частей (рис. 4): неподвижной матрицы 3. подвижной матрицы 5 и пуансона 1, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Приток 4 с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу 3. Положение конца прутка определяется упором 2. При включении машины подвижная матрица 5 прижимает приток к неподвижной матрице, упор 2 автоматически отходит в сторону, и только после этого, пуансон 1 соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом заполняет формующую полость в матрицах, расположенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться не только в матрице, но и совместно в матрице и пуансоне, а так же только в одном пуансоне.

Кинематическая схема горизонтально-штаповочной машины представлена на рис. 5. Главный ползун 7, несущий пуансон, приводится в движение от кривошипного вала 6 с помощью шатуна 5. подвижная щека 1 приводится от бокового ползуна 3 системой рычагов 2; боковой ползун, в свою очередь, - кулачками 4, сидящими на конце кривошипного вала машины. Горизонтально-штамповочные машины способны создавать усилие на главном ползуне до 31,5 МН.

Основные операции при штамповке на горизонтально- ковочных машинах – высадка (рис.4 а, б), прошивка (рис.4 в), и пробивка (рис.4 г).

рис.4

рис.5

Гидравлические штамповочные прессы по своему устройству принципиально не отличаются от ковочных. Усилие современных гидравлических штамповочных прессов достигает 750 МН.

На гидравлических прессах штампуют поковки типа дисков, коленчатых валов, различного рода рычагов, кронштейнов, сферических днищ, цилиндрических стаканов. Особое значение имеет штамповка на гидравлических прессах крупногабаритных панелей и рам из легких сплавов в самолетостроении. Исходной заготовкой является прокат (в том числе и листовой) и полуфабрикат ковки. Перед закладкой в штамп нагретая заготовка должна быть очищена от окалины.

Штампуют в открытых и закрытых штампах (с одной и двумя плоскостями разъема), как правило, в одном ручье.

5. Разработка процесса изготовления поковки методом горячей объемной штамповки на КГШП

Итак, нам нужно изготовить поковку. Горячая объемная штамповка на КГШП – самый лучший способ изготовления поковки для данной детали.

Я выбираю штамповку в открытом штампе.

Поковка

Решение:

Найдем объем детали, а затем и заготовки:

Объем детали

Объем поковки

Масса поковки

Исходный объем заготовки с учетом расходного коэффициента металла

Масса исходной заготовки

Наибольший диаметр поковки 120 мм, тогда площадь поперечного сечения:

Длинна заготовки

, при этом условии будет затруднена отрезка заготовки.

В качестве сырья используем сталь горячекатаную, круглого сечения.

Диаметр сортамента и длину заготовки вычислим из условия:

1,25<<2,5

т.е. целесообразнее всего будет использовать сортамент круглого сечения диаметром 72мм.

При массе 6,012кг, заготовка будет иметь длину 18,8см

= 1,57

Отрезка детали проводится специальными кривошипными пресс-ножницами

Способ нагрева заготовки и температурные режимы поковки

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 усилии, чем при деформировании ненагретой стали.

Устройства, в которых металл нагревают перед обработкой давлением, можно подразделить на нагревательные печи и электронагревательные устройства.

Для нагрева нашей заготовки будем использовать индукционный способ, так как он быстр и практически не дает окалины.

Материал детали – сталь15.

Начальная температура - 1300°С

Окончание, не выше 800°С, не ниже 700°С

Нагрев будет длиться около 15мин. Охлаждение – на воздухе.

Для упрощения дальнейшей штамповки, применяем осадку заготовки на специальном осадочном штампе.

Далее следует, собственно, сам процесс горячей объемной штамповки.

Она будет производиться в один ручей, так штамповка невысокого уровня сложности.

После штамповки следует несколько переходов

1)               Обрезка заусенца. Она выполняется с помощью штампов, устанавливаемых на кривошипных прессах.

2)               Пробитие перемычки. Осуществляется так же с помощью специального штампа на КГШП.

Необязательными процессами являются:

Правка поковки. Эту операцию выполняют для устранения искривлений осей и искажения поперечных сечений, образующихся при затруднённом 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 в чистовом ручье штампа, либо на обрезном прессе, либо на отдельной машине. Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термической обработки на специальном оборудовании (обычно на фрикционных молотах с доской), в правочных штампах, ручьи которых изготовляют по чертежу холодной поковки.

Очистка поковок от окалины.

Очистка обеспечивает условие работы режущего инструмента при последующей механической обработке, а также контроль поверхности поковок. Очистку производят несколькими способами: в барабанах, дробью, травлением.

Исходные и расчетные данные:

1.            Масса поковки (расчетная) G = 5,465кг

2.            Расчетный коэффициент = 1,6

3.            Класс точности -

4.            Группа стали -

5.            Средняя доля С в стали – 0,15%

6.            Степень сложности – С1

7.            Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндр):

·                    Диаметр 120*1,05 = 126мм.

·                    Высота 48*1,05 = 50мм

7.1. Масса описывающей фигуры = 623см*7,8г/см = 4,86кг

G/G = 5,465/4,86 = 1,12 => степень сложности – С1

8.            Конфигурация плоскости разъема штампа – П (плоская)

9.            Исходный индекс - 9

10.             Штамповочный уклон

·                    Для внешних поверхностей 5°max, принимаем 3°

·                    Для внутренних поверхностей 7°max, принимаем 6°

11.             Размеры поковки и их допустимые отклонения

·                    Диаметр 120+1,5*2 =        123мм

·                    Диаметр 80+1,4*2 =         83мм

·                    Толщина 48+1,5*2 =         51мм

·                    Толщина 42(верх)+1,5 =      44мм

·                    Диаметр 35(внутренний)-1,4 = 33мм

12.             Радиусы закругления наружных углов на глубину плоскости ручья штампа, мм:

Все 3мм

Внутренние 7мм.

13.             Допускаемые отклонения размеров, мм:

·                    Диаметр ;   диаметр ;   диаметр

Диаметр

·                    Толщина ;  толщина

В данной детали должно присутствовать отверстие диаметром 35мм, но штамповка на КГШП не может обеспечить отверстие при штамповке. Остается перемычка толщиной S, которая в следующем переходе пробивается специальным штампом.

= 33мм

 = 25,5мм

S= 4,87мм

Так как мы используем штамповку в открытом штампе, то величина заусенца  на поковке по контуру обрезки облоя будет равняться 0,8мм.

Рис.6. Облойная канавка прессового штампа.

Толщину облоя рассчитаем по формуле:

; =1,8мм

Из таблицы возьмем остальные размеры облойной канавки:

Допустимое наибольшее отклонение от концентричности пробитого отверстия = 0,8мм

Размер полости штампов с учетом величины усадки горячей поковки:

 Все размеры + 1,5%

6. Обработка поковки резанием

Она нужна для того, чтобы:

1)                добиться желаемой точности и шероховатости поверхности детали

2)                изготовить 4 отверстия, которые нельзя получить при штамповке

Для получения желаемой точности и шероховатости поверхности и требуемых размеров, деталь обрабатываем на фрезерном станке.

Отверстия получаем сверлением. Для сверления используем сверла соответствующих диаметров, а затем зенкеры для достижения нужной точности и шероховатости поверхности.

Заключение

В данной курсовой работе был разработан технологический процесс изготовления детали по чертежу. Он состоит из нескольких этапов:

·                    сначала была получена заготовка способом горячей штамповки. Выбор этого способа оправдывает себя, так как производство детали получается недорогим.

·                    Затем заготовку обрабатывали резанием, сверлением, и затем зенкерованием.

Список литературы:

1)                 Технология конструкционных материалов. Под редакцией А. М. Дальского. М.: «Машиностроение», 1985, 448 с

2)                 Технология конструкционных материалов. 2-е издание, переработанное и дополненное. Под редакцией А. М. Дальского. М.: «Машиностроение», 1990, 352 с

3)                 Савинская В.Г. Проектирование литых и штампованных заготовок.

4)                 Учебное пособие к курсовой работе по дисциплине «Технология конструкционных материалов» – Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2006. – 160 с.

5)                 Справочник технолога, часть первая. «Машиностроение» 2000.

Страницы: 1, 2