ВВЕДЕНИЕ. Основная сложность, с которой сталкиваются при обработке резанием, - чрезмерно большие припуски

Основная сложность, с которой сталкиваются при обработке резанием, - чрезмерно большие припуски. Это удорожает процесс механической обработки и снижает ее производительность. Один из путей сокращения трудозатрат, связанный с уменьшением припусков, — применение прогрессивных видов заготовок, имеющих форму, приближенную к форме детали. К таким заготовкам относятся, например, поковки, получаемые объемной штамповкой. Этот вид заготовок нашел широкое применение в массовом и крупносерийном производствах, таких как, автомобиле-, тракторостроение и т.д., благодаря сравнительно высокой производительности изготовления поковок и их последующей механической обработки, а также высокому коэффициенту использования металла.

Очевидно, что от того, насколько грамотно и рационально спроектирована заготовка, во многом зависит себестоимость продукции и ее качество. Поэтому целью данного контрольного задания является приобретение умения и навыков проектирования заготовок, получаемых объемной штамповкой.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОАНИЯ. СОДЕРЖАНИЕ

И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Для проектирования поковки необходимы следующие исходные данные:

1) чертеж детали;

2) служебное назначение детали в машине или узле;

3) годовая программа выпуска детали.

Порядок проектирования поковки:

1) анализируют конструкцию детали и, с учетом

типа производства, выбирают способ получения поковки;

2) определяют массу детали;

3) конструируют поковку и оформляют графический документ (чертеж) на нее;

рассчитывают исходную заготовку под штамповку;

5) определяют число переходов при штамповке;

6) выбирают оборудование и определяют массу его падающих частей.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ШТАМПОВКА - обработка металлов давлением с помощью штампа.

ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА - штамповка изделий или заготовок из сортового проката с обусловленным значительным перераспределением

металла в поперечном сечении исходной заготовки.

ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА - заготовка перед первой технологической операцией.

ПОКОВКА СТАЛЬНАЯ ШТАМПОВАННАЯ (ПОКОВКА) - изделие, изготовленное объемной штамповкой в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 8479-70.

ШТАМП - технологическая оснастка, посредством которой заготовка приобретает форму и (или) размеры, соответствующие контуру рабочих элементов штампа.

ОТКРЫТЫЙ ШТАМП - штамп, в котором предусмотрено образование штамповочного облоя.

ШТАМПОВОЧНЫЙ ОБЛОЙ - заранее предусмотренный технологический избыток металла, вытесненный за пределы штамповочного ручья.

ШТАМПОВОЧНЫЙ РУЧЕЙ - часть рабочего элемента штампа, непосредственно выполняю-щая разделение или формообразование заготовки.

ОБЛОЙНАЯ КАНАВКА ШТАМПА - часть рабочего элемента штампа для размещения облоя.

ОСТАТОЧНЫЙ ОБЛОЙ (Г) - выступ, оставшийся на поковке после обрезки облоя или пробивки отверстия (рис.1).

Рис. 1. Поковка штампованная

ЗАУСЕНЕЦ (К) - выступ, образовавшийся на поверхности поковки в непредусматриваемых для размещения облоя местах сочленения частей штампа (зазорах), а также при обрезке облоя и пробивке отверстия и измеряемый по высоте (рис.1).

ПРИПУСК - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.

КУЗНЕЧНЫЙ НАПУСК - дополнительный объем металла (слой) на обрабатываемых и необрабатываемых поверхностях поковки, необходимый для осуществления формообразую-щих операций. Кузнечные напуски могут быть образованы штамповочными уклонами, радиусами закругления внутренних углов, непробиваемой перемычкой в отверстии и т.п.

РАДИУС ЗАКРУГЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО УГЛА (R_В) - радиус закругления в сечении вогнутого участка поверхности поковки (рис.1).

РАДИУС ЗАКРУГЛЕНИЯ НАРУЖНОГО УГЛА (R_Н) - радиус закругления в сечении выпуклого участка поверхности поковки (рис.1).

НОМИНАЛЬНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ РАЗМЕР ПОКОВКИ - геометрический параметр, измеряемый в единицах длины и определяемый исходя

из номинального линейного размера детали, установленного припуска и кузнечного напуска.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БАЗА - поверхность, совокупность поверхностей, ось или точка, используемые для определения положения заготовки в процессе обработки.

ИСХОДНЫЙ ИНДЕКС - условный показатель, учитывающий в обобщенном виде сумму конструктивных характеристик (класс точности поковки, группу стали, класс сложности поковки, конфигурацию поверхности разъема штампа) и массу поковки.

МАССА ПОКОВКИ РАСЧЕТНАЯ - установленная величина, используемая при назначении припусков и допусков.

УСАДКА - свойство металлов и сплавов уменьшать свой объем при охлаждении и затвердевании.

УГАР - окисление поверхности заготовки при нагреве и образование на ней оксидной пленки (окалины).

ОСАДКА - уменьшение высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения.

ПРОБИВКА - образование в заготовке отверстия или паза путем сдвига с удалением части металла в отход.

ОБРЕЗКА - удаление излишков металла путем сдвига.

ПРОШИВКА - образование несквозной полости в заготовке за счет свободного вытеснения металла.

ПАРОВОЗДУШНЫЙ ШТАМПОВОЧНЫЙ МОЛОТ - машина ударного действия для формообразования заготовок методом

пластического деформирования за счет энергии падающих частей; продолжительность деформации заготовки при работе на нем составляет тысячные доли секунды.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ШТАМПОВОЧНЫЙ ПРЕСС - машина для обработки заготовок методом пластического деформирования; продолжительность деформации заготовки при его использовании может составлять от единиц до десятков секунд.

3. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ И ВЫБОР СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ПОКОВКИ

Деталь (рис.2), подлежащая изготовлению,

представляет собой одновенцовое зубчатое колесо с модулем m=5 мм и числом зубьев Z=33 со ступицей и центральным шлицевым отверстием (D - ).

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.

На рис.2 даны лишь те размеры и некоторые параметры детали, которые будут необходимы при конструировании поковки и разработке графического документа (чертежа) на нее.

Рис. 2. Колесо зубчатое

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ДЕТАЛИ

Для установления хотя бы приблизительной массы детали М_д необходимо знать ее объем V_д. Для этого деталь нужно разбить на отдельные геометрически простые части (рис.3).

Для рассматриваемого зубчатого колеса такими элементарными частями будут: венец 1, полотно 2 и ступица 3. Примем наружный диаметр венца D₁ равным диаметру делительной окружности зубчатого колеса, т.е.

мм.

Рис. 3. Расчетный эскиз детали

Внутренний диаметр венца (наружный диаметр полотна) D₂=150 мм (рис.2). Высота венца h₁=20 мм. Тогда объем венца

мм³.

С учетом штамповочного уклона примем внутренний диаметр полотна d₃=70 мм. Толщина полотна мм (2 мм - для компенсации радиусов закругления внутренних углов).

Тогда объем полотна

,

т.е.

мм³.

Примем внутренний диаметр отверстия в ступице равным среднему диаметру шлицевого отверстия

мм.

Высота ступицы мм (рис.2)

Объем ступицы

мм³.

Объем детали

мм³ =310, 32 см³.

Масса детали

где г/см³ - плотность стали 40/1, с.214, 217; 2, с.32/.

Следовательно,

г кг.

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОКОВКИ

Графический документ (ГД) на штампованную поковку составляется по чертежу готовой детали. При составлении ГД на поковку следует установить поверхность разъема штампа; определить поверхности, являющиеся технологическими базами на первой операции механической обработки поковки; назначить припуски для обрабатываемых поверхностей; определить номинальные размеры поковки и допуски на них; определить штамповочные уклоны, радиусы закруглений, а также установить форму и размеры прошиваемой под будущее отверстие полости и перемычки под пробивку этого отверстия.

5.1. Определение поверхности разъема штампа

В большинстве случаев разъем штампа устанавливают в плоскости двух наибольших взаимно перпендикулярных размеров поковки /1, с.141/. Если же речь идет о поковке зубчатого колеса, то предпочтительнее торцовая штамповка. При этом полости штампа получаются неглубокими, облегчается их заполнение материалом. Удается сделать прошивку полости под отверстие, что обеспечивает экономию материала. У всех зубьев колеса макроструктура получается одинаковой, это способствует повышению их прочности /3, с.323/.

Конфигурация рассматриваемого зубчатого колеса позволяет избрать плоскую поверхность разъема штампа, совпадающую с плоскостью симметрии детали, перпендикулярной ее оси. Такое положение поверхности разъема сокращает отходы металла в напуски, обусловленные штамповочными уклонами.

5.2. Выбор технологических баз на первой операции механической обработки

В качестве черновых технологических баз, т.е. баз, используемых на первой операции механической обработки поковки, примем наружную поверхность ступицы и торец полотна. Эти поверхности обозначены в ГД на поковку знаком .

5.3. Определение припусков на обработки поковки и штамповочных уклонов

Припуски на механическую обработку поковок можно определить как табличным /4/, так и расчетно-аналитическим /5/ методами. Рассмотрим методику определения общих припусков, номинальных размеров поковки и допусков на них табличным методом в соответствии с ГОСТ 7505-89.

Одним из основных факторов, учитываемых при назначении припусков на обработку и допусков на размеры поковок является расчетная масса поковки.

Расчетная масса поковки М_пр определяется массой детали с учетом припусков на механическую обработку, кузнечных напусков и допусков на размеры поковки. При расчете сначала определяют ориентировочную величину расчетной массы поковки и по ней находят интервал масс, к которому относится заготовка. Затем устанавливают величину общих припусков, напусков и допусков на размеры поковки. После этого определяют размеры поковки, ее объем и действительную массу. Если действительная масса поковки окажется не в одном интервале масс с ориентировочной величиной массы поковки, то необходимо повторно произвести определение припусков и допусков на размеры поковки для того интервала масс, в котором оказалась заготовка.

Ориентировочную величину расчетной массы поковки допускается вычислять по формуле /4, с.8/

где - расчетный коэффициент /4, с.31, табл 20/.

Для поковки зубчатого колеса примем . Тогда кг.

Следовательно, рассматриваемая поковка относится к интервалу масс от 3, 2 до 5, 6 кг /4, с.9, табл.2/.

Поковки в зависимости от их конструктивных характеристик и материала разделяются на несколько категорий /4, с.7, табл.1/.

По точности изготовления поковка зубчатого колеса, получаемого на молоте, относится к классу Т4 /4, с.28, табл.19/

По материалу (сталь 40 с содержанием углерода 0, 45%) поковка принадлежит к группе М2.

По конфигурации поверхности разъема штампа (плоская) поковка относится к категории “П”.

Степень сложности поковки определяется величиной отношения массы М_пр (объема поковки к массе М_ф (объему)геометрической фигуры, в которую вписывается поковка. При определении размеров описывающей поковку фигуры допускается увеличивать в 1, 05 раза линейные размеры детали, определяющие положение ее обработанных поверхностей /4, с.30/.

В качестве описывающей фигуры примем цилиндр с диаметром основания мм и высотой мм. Масса фигуры

кг,

где - объем фигуры.

Величина

Таким образом, по данному критерию поковка должна относиться к группе С2.

Однако поскольку поковка зубчатого колеса имеет тонкий конструктивный элемент в виде полотна и отношение /4, с.30, п.5/

она по степени сложности принадлежит к группе С4.

В зависимости от массы, марки стали, степени сложности и класса точности поковки определяется исходный индекс /4, с.10, табл.2/. Для определения исходного индекса (рис.4) в графе “Масса поковки” находят соответствующую данной массе строку и, смещаясь по горизонтали вправо или по утолщенным наклонным линиям вправо вниз до пересечения с вертикальными линиями, соответствующими заданным значениям группы стали М2, степени сложности С4 и класса точности Т4, устанавливают исходный индекс. Исходный индекс поковки зубчатого колеса - 15.

Припуск на механическую обработку включает основной и дополнительный припуски. Дополнительный припуск учитывает отклонение формы поковки. Величины припусков назеачают на одну сторону. Основной припуск в зависимости от исходного индекса, шероховатости поверхности и линейных размеров детали, отсчитываемых от черновых технологических баз, устанавливается по табл.3 /4, с.1213/. Фрагмент этой таблицы представлен на с.14 данных методических указаний (рис.5). Шероховатость поверхности в табл.3 определена как среднее арифметическое отклонение профиля - R_a.

Основные припуски на обработку цилиндрических поверхностей колеса в размер:

1) 175 (R_z40@R_a10) - 2, 7 мм;

2) 46 (R_z40) - 2, 3 мм.

Основные припуски на обработку торцов поковки в размер:

1) 48 (R_a2, 5).

Торец А детали находится на расстоянии 20 мм от ее базовой плоскости. Поэтому припуск на обработку этого торца равен 2, 0 мм.

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

2) 20 (R_z40).

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 определяется в зависимости от класса точности Т поковки, ее массы и формы поверхности разъема штампа /4, с.14, табл.4, 5/.

Дополнительный припуск на обработку поковки зубчатого колеса, учитывающий:

1) смещение плоскости разъема штампа - 0, 3 мм /4, с.14, табл.4/;

2) отклонение от плоскостности - 0, 5 мм /4, с.14, табл.5/

Величина штамповочного уклона для поковки, штампованной на молоте /4, с.26, табл.18/:

на наружной поверхности - 7°;

на внутренней поверхности - 10°.

5.4. Определение номинальных размеров поковки

Определение номинальных размеров поковки производится по размерам готовой детали (рис.2) с учетом припусков на механическую обработку и напусков, обусловленных штамповочными уклонами. Линейные размеры поковки разрешается округлять с точностью до 0, 5 мм.

Диаметральные размеры поковки:

1) диаметр венца (рис.6)

мм;

2) диаметр полости под отверстие

мм. Принимаем 41 мм.

Рис. 4. Определение исходного индекса

Рис.5. Значения основных припусков

Рис. 6. Расчетный эскиз поковки

Рис. 7. Значения допусков и допускаемых отклонений линейных размеров поковки

Расстояние от базовой плоскости до торца А заготовки

мм.

Расстояние от базовой плоскости до торца Б заготовки

мм. Принимаем 30, 5 мм.

Соответственно расстояния от базовой поверхности до торцов С и D поковки

мм;

мм.

Для определения наружного диаметра поковки D_п в плоскости разъема штампа используем расчетную схему, представленную на рис.6.

В соответствии с этой схемой

мм.

Принимаем мм.

Толщина обычной (плоской) перемычки, образующейся при прошивке полости под отверстие, определяется по эмпирической формуле /1, с.154/

где в соответствии с рис.6 мм, мм.

Тогда

мм.

Диаметр пробиваемого отверстия (рис.6)

мм.

Принимаем мм.

Установим радиусы закругления наружных и внутренних углов поковки.

Назначение радиусов наружных углов производится по ГОСТ 7505-89 /4, с.15, табл.7/. Для поковки массой 4, 15 кг при глубине полости ручья штампа мм минимальная величина радиуса закругления - 2, 5 мм. Рекомендуется /1, с.153/ принимать величину этого радиуса на 0, 5...1, 0 мм больше величины нормального припуска на механическую обработку поковки. Поэтому примем мм.

Величина радиуса закругления внутренних углов устанавливается по согласованию между изготовителем и потребителем. Обычно мм /3, стр.332/. Примем мм.

5.5. Определение допусков на размеры поковки

Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковки устанавливают в зависимости от исходного индекса и размеров поковки /4, с.17, табл.8/. Фрагмент таблицы дан на с.14 методических указаний (рис.7). Знаки перед величинами отклонений даны для охватываемых размеров поковки. Как видно из таблицы, верхнее отклонение занимает примерно 2/3 поля допуска, т.е. больший запас дается на увеличение размера. Это связано с износом штампа в процессе его эксплуатации. Соответственно допускаемые отклонения охватывающих (внутренних) размеров поковки, например, отверстий, должны даваться на чертеже с обратными знаками /4, с.16, п.5.2/.

Для размеров, связывающих поверхности поковки, которые при износе штампа смещаются в одном направлении, верхнее и нижнее отклонения равны половине поля допуска /4, с.16, п.5.2/.

На практике бывают случаи, когда к моменту заполнения металлом ручья штампа поковка оказывается недоштампованной, т.е. в направлении, перпендикулярном поверхности разъема штампа, она имеет размеры больше заданных. Это происходит из-за того, что не весь избыточный металл вытесняется из полости штампа в облойную канавку. Поскольку недоштамповка сказывается одинаково на всех размерах поковки, измеряемых в направлении, перпендикулярном поверхности разъема, независимо от их величины, то допуски и допускаемые отклонения, учитывающие недоштамповку, устанавливаются по наибольшему из этих размеров и распространяются на все остальные размеры в том же направлении /4, с.16, п.5.3/.

Допуск размера, не указанный на чертеже поковки, увеличивается в 1, 5 раза по сравнению с допуском на этот размер, приведенным в табл.8 /4/, а верхнее и нижнее отклонения принимаются равными половине поля допуска /4, с.16, п.5.5/.

В соответствии с табл.8 /4/ для диаметральных размеров поковки имеем:

Наибольший размер, допуск на который учитывает недоштамповку заготовки,

Эти же отклонения принимаем и для размеров 16, 5 и 8, на которые влияет недоштамповка, т.е.

Отклонения размеров, связывающих поверхности заготовки, которые при износе штампа смещаются в одном направлении

По ГОСТ 7505-89 также устанавливают:

1. Допуск радиусов закруглений наружных и внутренних углов поковки /4, с.26, п.5.23, табл.17/ - ; .

2. Допускаемую величину остаточного облоя, определяемую в зависимости от массы поковки, конфигурации поверхности разъема штампа и класса точности /4, с.21, п.5.8, табл.10/ - 0, 9 мм.

3. Допускаемое отклонение от плоскостности /4, с.23, п.5.16, табл.13/ - 1, 0 мм.

4. Допускаемое отклонение от концентричности пробиваемого в поковке отверстия мм с наружной цилиндрической поверхностью поковки мм /4, с.23, табл.12/ - 1, 5 мм.

5. Допускаемое смещение по плоскости разъема штампа /4, с.20, п.5.7, табл.9/ - 0, 7 мм.

6. Допускаемую высоту заусенца /4, с.21, п.5.10/ - 3 мм.

7. Допускаемые отклонения штамповочных уклонов /4, с.26, п.5.24/:

на наружной поверхности

на внутренней поверхности

6. ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО ДОКУМЕНТА

ГД выполняют согласно стандарту /6, 7/ в виде карт эскизов на соответствующие заготовительные операции.

Графический документ на поковку должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки заготовки.

ГД на поковку составляют, используя чертеж детали. При оформлении ГД (рис.8) контур детали показывают тонкими штрихпунктирными линиями с двумя точками, что необходимо для простановки припусков, указания напусков и наглядного представления об объеме металла, уходящего в стружку. При этом второстепенные элементы детали допускается не изображать. Вместо припусков допускается указывать соответствующие размеры детали. Их наносят в круглых скобках под размерами поковки или задают как размеры контура детали.

Размеры заготовок должны быть заданы от поверхностей, используемых в качестве черновых технологических баз при обработке резанием. Эти поверхности отмечают знаками .

В ГД проставляют размеры, соответствующие размерам холодной поковки ж). ГД используется при приеме поковок, поэтому все основные размеры проставляются с допусками.

Допуски формы и расположения поверхностей заготовки указывают на чертеже условными обозначениями по стандарту /8/. Допуски формы и расположения, не предусмотренные этим стандартом, могут быть указаны в текстовых записях.

Шероховатость поверхностей поковки обозначается знаком типа .

Расположение поверхности разъема штампа изображают тонкой пунктирной линией со знаками и на концах.

Основные надписи вычерчивают в соответствии со стандартами /9, 10/.

В основных надписях указывают /7/:

1. Фамилии лиц, подписывающих документ.

2. Подписи лиц, подписывающих документ.

3. Дату подписания документа.

4. Код института и номер учебной группы,

включающей коды В или З для вечерней или заочной формы обучения (например, ТулГУ. 36162).

5. Обозначение детали по конструкторскому

чертежу (ХТЗ. 151. 37. 379).

6. Наименование детали по конструкторскому

документу (Колесо зубчатое).

7. Номер формы карты эскизов (ГОСТ 3.1105-84 Форма 8).

8. Общее количество листов документа (1).

9. Порядковый номер листа. Графу заполняют,

если чертеж выполнен на двух или более листах.

10. Обозначение документа, состоящее из кода характеристики документа и порядкового регистрационного номера. После кода характеристики документа ставят точку (20121.00001).

11. Номер операции в технологическом процессе получения заготовки (25).

Дополнительные сведения о поковке даются в текстовой части чертежа (рис.8). Записи оформляют без заголовка типа “Технические требования”. Каждый пункт записей рассматривается как отдельный абзац.

Текстовые записи располагают правее и (или) ниже изображения заготовки. Допускается размещение текста в две и более колонки. Ширина колонки должна быть не более 185 мм.

При выполнении ГД на нескольких листах текстовую часть помещают только на первом листе.

В текстовых записях могут содержаться следующие сведения (рис.8):

1. Обозначение материала с указанием соответствующего ГОСТа.

2. Вид термообработки и требуемая твердость /11/.

3. Группа стали, из которой изготовлена поковка.

4. Степень сложности поковки.

5. Размеры для справок.

6. Неуказанные радиусы закруглений и штамповочные уклоны.

7. Класс точности поковки.

8. Исходный индекс поковки.

9. Масса поковки.

10. Величина остаточного облоя и высота заусенца.

11. Величина допускаемого смещения по плоскости разъема штампа.

12. Допускаемые поверхностные дефекты.

13. Сведения о клеймении.

14. Другие технические требования по ГОСТ 8479-70 и ГОСТ 7505-89 /11, 4/.

В текстовых записях для размеров, допусков и предельных отклонений обязательно указывают единицы измерения в соответствии с СТ СЭВ 1052-78 /12/ и учебным пособием /7/.

7. РАСЧЕТ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ ПОД ШТАМПОВКУ

В качестве исходной заготовки предусматривается использование штучной заготовки из проката обычной точности /13/.

В общем случае исходной заготовки /3, с.341/

,

где - коэффициент, учитывающий угар металла;

- объем поковки;

- объем перемычки;

- объем облоя.

Угар может составлять при пламенном нагреве от 2 до 4 % , при индукционном нагреве от 0, 7 до 1 % /1, с.41, 43/. Для рассматриваемого случая предусматривается индукционный нагрев. Следовательно, объем исходной заготовки

.

7.1. Определение объема поковки

Объем поковки колеса определяют по эскизу заготовки (рис.6), разбитой, как и деталь (рис.3), на элементы простой формы: венец, полотно, ступица. Обозначение расчетных размеров такие же, как и на рис.3.

С учетом размеров поковки, их предельных отклонений (в расчет берется половина величины верхнего отклонения для охватываемых размеров поковки и половина величины нижнего отклонения для охватывающих размеров) и уклонов примем (рис.3, 6)

1)

где - верхнее отклонение диаметра D_п=184 мм;

- верхнее отклонение диаметра D_з=181 мм.

2)

где - нижнее отклонение диаметра D₅=150 мм.

3)

4) ;

5) ;

6) ;

7) .

Объем венца поковки

мм³.

Рис.8. Графический документ на заготовку

Объем полотна

мм³.

Объем ступицы

мм³.

Объем поковки

мм³,

или см³.

Масса поковки

г кг.

Таким образом расчет подтвердил, что выбор интервала масс (от 3, 2 до 5, 6 кг) был сделан правильно.

7.2. Определение объема и массы перемычки

Объем перемычки . Также определяется по эскизу поковки (рис. 6)

мм³.

Масса перемычки

г кг.

7.3. Определение объема и массы облоя

При штамповке в открытых штампах наиболее широкое распространение нашли облойные канавки с сечением типа 1 /1, с.160/, представленным на рис.9.

Рис. 9. Сечение облойной канавки типа 1

Для определения размеров канавки сначала устанавливают высоту мостика /1, с.160/

, (7.1)

где (7.2) - площадь проекции поковки на плоскость разъема штампа. Преобразуя выражение (7.1) с учетом формулы (7.2), получим

.

Для поковки зубчатого колеса

мм.

С целью унификации режущего инструмента, применяемого при обработке облойных канавок, размеры канавок нормализуют /1, с.161, табл.6; 2, с.350, табл.5/. Поэтому примем высоту мостика мм. По этой же таблице установим величины

мм и мм.

Для одного и того же значения h₃ предусмотрены три группы размеров канавки по ширине. Так как в нашем случае ручей заполняется в основном в последнюю стадию процесса штамповки, принимаем первую группу размеров канавки: мм, мм, мм².

Объем облоя /1, с.163/

,

где - коэффициент заполнения металлом облойной канавки;

- периметр поковки по линии обреза облоя;

- площадь поперечного сечения облойной канавки.

Для поковки зубчатого колеса

мм.

Тогда

мм³ см³

Масса облоя

г кг.

Объем исходной заготовки под штамповку

мм³.

Масса исходной заготовки

кг.

7.4. Расчет размеров исходной заготовки

Диаметр исходной заготовки /1, с.176/

,

где - коэффициент, принимаемый

в пределах от 1, 5 (лучший для штамповки) до 2, 5 (лучший для резки заготовок);

- длина исходной заготовки.

При при осадке заготовки может произойти ее изгиб и образование складок. Приняв , получим

мм.

По сортаменту /13/ выбирают заготовку ближайшего большего диаметра

.

Длина исходной заготовки

, (7.3)

где (7.4) - площадь поперечного сечения заготовки.

Преобразуя выражение (7.3) с учетом формулы (7.4), имеем

мм.

Примем мм.

Допуск на длину нарезаемых заготовок зависит как от размеров заготовки, так и от способа резки. Величина его может составлять от 0, 5 до 1 % номинальной длины заготовки /1, с.30/. При диаметре заготовки 70 мм и длине 155 мм при резке заготовок дисковой пилой примем допустимые отклонения длины заготовки ±0, 8 мм.

Следовательно, окончательно имеем

мм.

8. ПЕРЕХОДЫ ШТАМПОВКИ

Поковки круглые и квадратные в плане штампуют за один, два и реже за три перехода /14, с.226/ж). Заготовки простой конфигурации штампуют за один переход. За два перехода штампуют заготовки в виде венца с полотном, если (рис.6).

Для рассматриваемого случая Поэтому штамповку заготовки зубчатого колеса следует производить за два перехода - осадку и окончательную штамповку /14, с.243/.

На рис.10 изображены:

а) исходная заготовка;

б) заготовка после осадки;

в) отштампованная заготовка.

Осадку производят на специально предусмотренной для этой цели площадке штампа /1, с.173, 186, рис.156/.

Осадку заготовки рекомендуется производить до диаметра немного меньшего диаметра поковки мм, что обеспечивает центрирование осаженной заготовки и хорошее течение металла одновременно по наружным и внутренним уклонам в окончательном ручье. Примем диаметр заготовки после осадки мм.

Исходя из условия равенства объема металла исходной заготовки и ее объема после осадки (рис.10)

,

определим высоту заготовки после осадки

Рис. 10. Переходы при штамповке поковки зубчатого колеса

мм.

Второй переход - окончательная штамповка - выполняется в чистовом ручье штампа. Правильное положение заготовки обеспечивается стенками чистового ручья.

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

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ПАДАЮЩИХ ЧАСТЕЙ МОЛОТА.

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ.

Заниженная масса падающих частей молота приводит к снижения производительности изза увеличения числа ударов, необходимого для формообразования заготовки. Завышение массы падающих частей связано с уменьшением стойкости штампов, увеличением расходов по эксплуатации молота.

Массу падающих частей молота можно установить по номограммам /2, 14/ или расчетным путем по соответствующим формулам /1, 14, 15/.

Масса падающих частей молота при штамповке заготовки круглой в плане /15, с.33/

,

где - диаметр поковки, см;

кг/мм² - предел прочности деформируемого материала при температуре окончания штамповки /1, с.56/.

Подставив численные значения, получим

кг т.

В соответствии с расчетом для штамповки заготовки зубчатого колеса по ОСТ 2КП12-1-87 /16/ выбираем паровоздушный молот с массой падающих частей 2 тонны.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка: Учеб.пособие. - 2е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 408 с.

2. Брюханов А.Н., Златкин М.Г. и др. Ковка и объемная штамповка стали: Справочник /Под ред. М.В.Сторожева. - 2е изд., перераб.-Т.1. - М.: Машиностроение, 1967. - 435 с.

3. Охрименко Я.М. Технология кузнечноштамповочного производства. - 2е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. - 560 с.

4. ГОСТ 7505-89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 52 с.

5. Коганов И.А., Станкеев А.А. Расчет припусков на механическую обработку: Учеб.пособие. - 2е изд., перераб. и доп. - Тула, 1973. - 191 с.

6. ГОСТ 3.1126-88 (СТ СЭВ 4070-83). Единая система технологической документации. Правила выполнения графических документов на поковки. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 4 с.

7. Шейнин Г.М. Техническая документация в курсовых и дипломных проектах по технологии машиностроения: Учеб.пособие. - Тула: ТулПИ, 1992. - 105 с.

8. ГОСТ 2.308-79 (СТ СЭВ 368-76). Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей. - М.: Из-дво стандартов, 1988. - 28 с.

9. ГОСТ 3.1105-84 (СТ СЭВ 1801-79). Формы и правила оформления документов общего назначения. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 19 с.

10. ГОСТ 3.1103-82. Основные надписи. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 10 с.

11. ГОСТ 8479-70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 15 с.

12. СТ СЭВ 1052-78. Единицы физических величин. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 39 с.

13. ГОСТ 2590-88. Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент. - М.: Изд-во стандартов, 1988. -6 с.

14. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. - М.: Высшая школа, 1972. -352 с.

15. Атрошенко А.П. и др. Прогрессивная технология штамповки на молотах и прессах. - М.: Машиностроение, 1964. - 120 с.

16. ОСТ 2КП12-1-87. Молоты штамповочные паровоздушные. Основные параметры и размеры. - Воронеж, 1987. - 6 с.

ж) При конструировании штампа используют чертеж горячей поковки с размерами без до-пусков. Номиналы размеров горячей и холодной поковки отличаются на величину усадки металла.

ж) Три перехода применяют в тех случаях, ког-да при штамповке заготовки необходимо соче-тание различных видов деформации металла - осадки, выдавливания, прошивки и т.д.