Кузнечно-штамповочное производство

«МАТИ» - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО

Кафедра ТОМД им. проф. А. И. Колпашникова

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по      дисциплине        «Кузнечно-штамповочное производство»

                                                                  Студент:                           Стешин А.С.

                                                                    Группа:                             1Д – 5 – 39.

                                                                  Руководитель:                Соколов А.В.

Москва 2008

Содержание.

1.       Введение                                                                                                                             3

2.       Задание на курсовое проектирование                                                                              4

3.       Сведение о материале                                                                                                       4

4.       Анализ чертежа чистовой детали                                                                                     5

5.       Предварительный выбор оборудования                                                                        5

6.       Преобразование чертежа чистовой детали в чертеж горячей штамповки                   5

7.       Расчёт и выбор исходной заготовки                                                                              7

8.       Расчет КИМ                                                                                                                       8

9.       Окончательный выбор оборудования                                                                           9

10.   Параматры заготовки                                                                                                      9

11.   Выбор технологической схемы штамповки                                                                   9

12.   Нагрев заготовки                                                                                                              10

13.   Расчет потребного усилия                                                                                               10

14.   Выбор типа штампа                                                                                                         11

15.   Выбор оптимальной технологической смазки                                                              11

16.   Выбор способа удаления облоя                                                                                    12

17.   Расчет усилия обрезки                                                                                                   12

18.   Конструирование обрезного штампа                                                                            13

19.   Методы и средства контроля качества штамповок                                                    13

20.   Выбор способа и средств очистки поверхности штамповок                                    14

21.   Виды брака поковок и исправление дефектных поковок                                         14

22.   Определения режима термической обработки                                                           16

23.   Схема рабочего участка                                                                                                16

24.   Спецификация                                                                                                                17

25.   Список литературы                                                                                                         19

4.      Введение.

Свободная ковка и объёмная горячая штамповка являются видами обработки металлов давлением, и производятся в кузнечных и кузнечно-штамповочных цехах машиностроительных заводов, а также на специализированных кузнечно-штамповочных заводах.

Основной задачей ковки и объёмной штамповки, как и других видов обработки металлов давлением, является придание заготовке требуемой формы путём её пластической деформации. В процессе пластической деформации структура металла изменяется. При правильной разработке технологического процесса обработки давлением и обеспечении необходимого термомеханического режима (с соответствующей последующей термической обработкой) можно создать в обрабатываемом металле такую структуру и механические свойства, которые бы в наибольшей мере удовлетворяли требованиям, предъявляемым к изготовляемой из него детали. Чем выше требования к прочности машин (особенно, когда прочность должна сочетаться с лёгкостью, например у автомобилей, самолётов и т.п.), тем больше в таких машинах деталей, полученных обработкой давлением.

Чем совершеннее процесс обработки давлением, тем меньше отходов металла. При этом многие процессы обработки давлением осуществляются минимальными потерями металла. Кроме того, обработка давлением, как процесс формообразования, значительно производительнее и дешевле обработки резанием. Поэтому механическая обработка заготовок, получаемых обработкой давлением, часто сводится лишь к доводке размеров и улучшению качества поверхностей деталей. Однако повышение точности размеров и улучшение качества поверхностей, получаемых при обработке давлением, приводит к тому, что во многих случаях этот способ обработки полностью вытесняет обработку резанием.

Для ковки и объёмной штамповки применяют различные деформируемые металлы и сплавы, такие, как углеродистые и легированные стали, высоколегированные стали, жаропрочные сплавы, алюминий и его сплавы, магний и сплавы на его основе, медь и медные сплавы, титан и его сплавы, а также молибден, вольфрам, ниобий и др.

Следует отметить, что объёмная штамповка представляет собой очень               распространённый вид обработки давлением. В процессе объемной штамповки формообразование совершается путём воздействия рабочих частей штампа на материал заготовки, находящийся в горячем или холодном состоянии. В результате металл заполняет полость инструмента – штампа, называемую ручьём, профиль ручья штампа в сомкнутом состоянии соответствует форме получаемого изделия с учётом термической усадки. Процесс легче автоматизируется и в меньшей степени связан с квалификацией рабочих.

В качестве заготовок для технологических операций возможно использование слитков, сортового и профильного проката, полосовых заготовок и прессованных прутков.

Оборудование для объёмной штамповки – прессы  и молоты различных видов, а также специальные машины. В качестве технологической оснастки применяются штампы.

2. Задание на курсовое проектирование.

Техническим заданием на курсовой проект является разработка технологического процесса получения  крестовины (см. графическое приложение) из сплава 20Х с крупносерийным производством.                    

3. Сведение о материале.

Свойства Стали 20Х.

Химический состав, механические  свойства при нормальных и повышенных температурах  приведены в таблицах 1, 2, 3 [1].

Таблица 1

Химический состав в %.(ГОСТ 4543-71)

Таблица 2

Механические свойства (ГОСТ 8479-70)

Таблица 3

Механические свойства при повышенных температурах.

Плотность 7850 кг/м³

Температурный интервал деформации 1260-7500С.

4. Анализ чертежа чистовой детали.

Деталь представляет собой цилиндр (высотой 30 мм, диаметром 60 мм ) с вертикальным отверстием (диаметром 20 мм) и четырьмя горизонтальными ступенчатыми отростками (большая часть диаметром 20 мм, длиной 5 мм, меньщая часть диаметром 15 мм, длиной 15 мм) с отверстиями в них (диаметром 5 мм). Объем детали равен объему цилиндра (d=60, h=30) + 4 объема цилиндра (d=15, h=15) +4 объема цилиндра (d=20, h=5) – объем отверстия (d=20, h=30) – 4 объема отверстий (d=5, h=40). Объем 89,13 см³, масса детали 0,7 кг (масса и объем посчитаны в программе SolidWorks2003). Материал – Сталь 20Х.

5.      Выбор технологической схемы штамповки и предварительный выбор типа оборудования.

Такую деталь возможно получать на двух видах оборудования (согласно классификации деталей и серийности производства): на кривошипном горячештамповочным прессе (КГШП) и на фрикционном прессе. В качестве заготовки будут использоваться цилиндры. Для более точного выбора необходимо выяснить на каком оборудовании получать деталь экономически наиболее выгодно (необходимо рассчитать КИМ и усилие штамповки). Для экономии металла на стадии нагрева будем использовать индукционную печь (в ней не происходит угара металла). Прежде чем выбирать технологическую схему, нужно определить, какой вариант штамповки будет применяться – открытый или закрытый. Из-за геометрии нашей крестовины штамповку не возможно получать в закрытом штампе, т.к. ее не возможно будет оттуда извлечь, поэтому штамповка будет производиться в открытом штампе. Геометрические размеры и форма детали позволяет нам получить штамповку за один переход. Линия разъема будет проходить по середине торцевой поверхности

6.      Преобразование чертежа чистовой детали в чертеж горячей штамповки.

Допуски – отклонение размера штамповки от номинального может быть обусловлено неточностью изготовления, недоштамповкой, износом ручья штампа и т.д. Допуски зависят от используемого оборудования, веса штамповки и её группы точности.

Припуск на механическую обработку включает основной, а также дополнительные припуски, учитывающие отклонения формы штамповки. Величины припусков следует назначать на одну сторону номинального размера штамповки.

Припуски обеспечивают после механической обработки требуемые размеры детали. Допуски и припуски устанавливаются в зависимости от конструктивных характеристик штамповки, и определяются исходя из шероховатости обработанной поверхности детали, изготовляемой из поковки, а также в зависимости от величины размеров и массы поковки.

Штамповочные уклоны обеспечивают лёгкое извлечение штамповки из ручья штампа и назначаются в данном случае на все цилиндрические поверхности и обычно выбираются в зависимости от вида штамповочного оборудования. Слишком большие уклоны приводят к значительному увеличению массы штамповки, повышению расхода металла и затрат на обработку резанием. Преобразование чертежа чистовой детали в чертеж горячей штамповки производилось согласно ГОСТ 7505-89.

КГШП

1. Исходные данные для расчета

1.1. Масса поковки (расчетная) – 1.050 кг:

расчетный коэффициент Kр = 1,5;                                      0,7 × 1,5 = 1.050 кг.

1.2. Класс точности – Т4.

1.3. Группа стали – М1.

Средняя массовая доля углерода в стали 0,17 - 0,23 %.

1.4. Степень сложности – С1.

Размеры описывающей поковку фигуры (параллелепипед), мм:

82 × 82 - стороны (определяют графически);

30 - высота (определяют по чертежу).

Масса описывающей фигуры (расчетная) – 1.6 кг;

Gп : Gф = 1.05 : 1.6 = 0,66.

1.5. Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская).

1.6. Исходный индекс - 10.

2. Припуски и допуски представлены в таблице 1.

табл. 1.

Припуски и допуски.

2.1. Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа - 0,2 мм;

отклонение от плоскостности - 0,3мм.

2.2. Штамповочный уклон на наружной поверхности принимается 3°.

3. Размеры поковки

3.1. Размеры поковки, мм:

100+ (1,5 + 0,2 + 0,3) × 2 = 104 (согласно ГОСТ 7505-89 разрешается округлять линейные размеры с точностью до 0.5 мм);

15 + (1,4 + 0,2) × 2 =18.2 принимается 18;

35 + 1,4 + 0,3 = 36.7 принимаем 36.5 ;

20 + (1,4+ 0,2) * 2 =23.2 принимается 23;

30 + (1,4+0,2) * 2 = 33.2 принимается 33;

60 + (1,5+ 0,3) *2 = 63,6 принимаем 63.5;

3.2. Радиус закругления наружных углов - 3,0 мм.

Фрикционный пресс.

1. Исходные данные для расчета

1.1. Масса поковки (расчетная) – 1.050 кг:

расчетный коэффициент Kр = 1,5;                                      0,7 × 1,5 = 1.050 кг.

1.2. Класс точности – Т4.

1.3. Группа стали – М1.

Средняя массовая доля углерода в стали 0,17 - 0,23 %.

1.4. Степень сложности – С1.

Размеры описывающей поковку фигуры (параллелепипед), мм:

82× 82 - стороны (определяют графически);

30 - высота (определяют по чертежу).

Масса описывающей фигуры (расчетная) – 1.6 кг;

Gп : Gф = 0,98 : 1.6 = 0,66.

1.5. Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская).

1.6. Исходный индекс - 10.

2. Припуски и кузнечные напуски

2.1. Основные припуски и допуски представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Припуски и допуски.

2.2. Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа - 0,2 мм;

отклонение от плоскостности - 0,3мм.

2.3. Штамповочный уклон на наружной поверхности принимается 5°.

3. Размеры поковки и их допускаемые отклонения

3.1. Размеры поковки, мм:

       100+ (1,6 + 0,2 + 0,3) × 2 = 104.2 принимаем 104;

       15 + (1,5 + 0,2) × 2 = 18.4 принимаем 18.5;

       35 + 1,5 + 0,3 = 36,8 принимается 37;

       20 + (1,5 + 0,2) * 2 = 23.4 принимаем 23.5;

       30 + (1,5+0,2) * 2 = 33.4 принимаем 33.5;

       60 + (1,6 + 0,3) *2 = 63,8 принимается 64;

3.2. Радиус закругления наружных углов - 5,0 мм.

7.      Расчёт и выбор исходной заготовки.

Размеры заготовки зависят от объема и конфигурации штамповки.

Объем заготовки определяется по формуле [2]:

       ,

где Vшт – объем штамповки,

Vобл – объем облоя,

Для КГШП:

Объём штамповки составляет  129498,56 мм3 (из построения в SolidWorks2003).

, [8]

где hз, b – толщина и ширина мостика заусеничной канавки, мм;

hз = 2 мм, b = 6 мм [8];

h2 – средняя толщина облоя по магазину, h2 = 2 · hз = 2 · 2 = 4 [8];

b1 – Ширина облоя в магазине, зависит от массы поковки, мм;

Масса поковки более 1 кг, соответственно b = 15 мм [8].

Pп – периметр штамповки, мм;

Pп = 340,84 мм (посчитано в SolidWorks2004)

мм³;

мм³.

Диаметр исходной круглой заготовки зависит от конфигурации ручья штампа, выбираем заготовку диаметром =57 мм (ГОСТ 2590-57).

После определения вычисляем скорректированную высоту заготовки.

Высота заготовки:

принимаем 61 мм

Для фрикционного пресса:

Объём штамповки составляет  130027.32 мм3 (из построения в SolidWorks2003).

мм³

мм³

=57 мм

принимаем 62 мм

8.      Расчет КИМ.

Для заготовок круглого сечения:

КГШП:

Фрикционный пресс: 

9.      Окончательный выбор типа оборудования.

Из рассмотренного выше стало ясно, что наибольший коэффициент использования материала мы получим если будем получать штамповку на КГШП. Чертеж горячей штамповки представлен в графическом приложении.

10. Параметры заготовки.