Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Методы получения заготовок

Литьё металла в землю.

Самый древний способ литья -- литьё в песчано-глинистые формы, или литье в землю. Однако этот способ, хотя его и считают простым, требует большой предварительной работы.

Сначала в модельном цехе из дерева или металла делают модель будущей отливки. Она должна быть несколько большего размера, чем отливка, с учетом усадки металла при охлаждении. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. В землеприготовительном отделении литейного цеха из земли и различных добавок готовят формовочную смесь. Если у отливки должно быть внутреннее отверстие или полость, то необходимо приготовить еще одну смесь -- для стержней. Назначение стержней -- заполнить те места в форме, которые в детали соответствуют отверстиям или полостям. Формовочные и стержневые смеси готовят из специальных песков и глин и связующих материалов -- растительных и минеральных масел, искусственной смолы, канифоли и т.д. Готовые смеси поступают к формовщикам, задача которых -- изготовить литейные формы. Для этого на металлическую модельную плиту ставят одну половину модели разъёмом вниз (см. рис.), а затем металлический ящик без дна -- опоку так, чтобы половина модели оказалась внутри него. Опоку плотно набивают формовочной землёй и переворачивают. Теперь половинка модели лежит в опоке разъёмом вверх. На эту опоку формовщик ставит ещё одну и скрепляет их штырями. Затем в верхнюю опоку устанавливают два Для этого опоки разъединяют и из каждой вынимают половинки модели. В земле остаются чёткие отпечатки двух половин детали.

Вместе с тем давно уже появились и успешно используются другие, более совершенные способы литья. Один из них литье в кокиль -- металлическую форму (см. рис.), состоящую из двух половин, в одну из них перед заливкой металла вставляют стержни. Затем обе половины кокиля скрепляют между собой и заливают жидкий металл. Здесь он очень быстро затвердевает, и уже через несколько минут можно вынимать деталь и заливать новую порцию металла. С помощью одного кокиля получают сотни и тысячи одинаковых отливок. Однако таким способом можно получать отливки только из металлов или сплавов, обладающих хорошей жидкотекучестью. А для стали, например, у которой жидкотекучесть меньше, применяют литье под давлением (см. рис.). Жидкий металл под давлением сжатого воздуха или поршня хорошо заполняет любую сложную форму. Однако обыкновенный кокиль не выдерживает большого давления и разрушается. В связи с этим формы для этого способа литья -- пресс-формы -- делают из прочной стали. Машины для литья под давлением выпускают по нескольку тысяч отливок за смену.

Литьё по выплавляемым моделям.

Издавна известен способ литья по выплавляемым моделям, сделанным не из дерева или металла, а из легкоплавкого воскообразного (парафин, стеарин) вещества (см. рис.). Такую модель покрывают огнеупорной оболочкой и заформовывают в опоку. Горячий металл расплавляет воск и заполняет оболочку, в точности повторяя форму модели. При этом способе модель не надо извлекать из формы, что позволяет получать очень точные отливки. Кроме того, этот процесс легко автоматизировать.

Литьё в оболочковые формы.

Иногда, когда отливка не требует большой точности, ее получают литьем в оболочковые формы (см. рис.). Их делают из смеси мелкого кварцевого песка с особой порошкообразной смолой. Этой смесью засыпают половинки металлических моделей, установленных на нагретой до 200--250°С металлической плите. Под действием тепла смола расплавляется, обволакивает и скрепляет зерна песка. На модели образуется песчано-смоляная корка. Затем модели вынимают, а плиту с оболочками ставят в печь, где они окончательно затвердевают. Наконец 2 полуформы оболочки соединяют между собой и заливают в полость металл.

Центробежное литьё.

Так же широко распространено центробежное литьё, с помощью которого делают отливки, имеющие форму тел вращения, -- трубы, шестерни, зубчатые ободы и т. п. Металл заливают во вращающуюся металлическую форму, при вращении он прижимается к стенкам формы, и это позволяет получать отливки высокой точности.

Литье под давлением

Литье под давлением наиболее точный метод литья, обеспечивающий получение отливок, во многих случаях не требующих дополнительной механической обработки. Литье под давлением осуществляется путем впрыскивания расплавленого металл в форму где он застывает под давлением от 20 до 1000 атм, что обеспечивает получение низкой пористости металла.

Однако стенки формы подвергаются чрезвычайно высоким тепловым нагрузкам, поэтому в прессформах из сталей отливают таким методом сплавы на основе:

· алюминия

· цинка

· меди

Литье под давлением изделий из стали возможно только в формы, выполненные из жаропрочных сплавов на основе молибдена. Литье под давлением является рациональным только в серийном - массовом производстве из за трудностей изготовления формы и её высокой стоимости.

Литьем под давлением обычно производят

· металлические детали бытовой техники

· замки

· ручки дверей и окон

· детали автомобилей

· шасси радиоэлектронной аппаратуры

Электрошлаковое литьё.

Один из современных способов -- электрошлаковое литьё. В этом случае сначала получают жидкий металл методом электрошлакового переплава. Бездуговой переплав металлических электродов осуществляется за счет теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через расплав электропроводящего шлака. Затем жидкий металл (не соприкасаясь с воздухом) поступает в водоохлаждающий медный кристаллизатор, являющийся литейной формой. Электрошлаковое литье применяется в основном для изготовления сравнительно несложных отливок, например коленчатых валов.

Штамповка (штампование) -- процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы.

Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).

Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности.

При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит, гетинакс и др.

Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др.

К преимуществам листовой штамповки относятся:

· возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жёсткости;

· достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием;

· сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30--40 тыс. деталей в смену с одной машины);

· хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве

Горячая объёмная штамповка (ГОШ) -- это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой до ковочной температуры заготовки осуществляют с помощью специального инструмента -- штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

· Применение объёмной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приёмами свободной ковки.

· Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла - облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Недостаток такого способа штамповки - необходимость удаления облоя при последующей механической обработке. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

· Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остаётся закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нём облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя - выступ (на прессах), или верхняя - полость, а нижняя - выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объёмов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

При холодной объёмной штамповке (ХОШ) температура исходной заготовки ниже ковочной. Это обуславливает высокие значения сопротивления металла штамповочному давлению и существенно меньшую текучесть, что ограничивает возможность получения изделий сложной формы. Однако по сравнению с ГОШ металл не подвергается термическим модификациям, нет усадки при охлаждении и нет риска образования горячих трещин. Точность выполнения поверхностей при ХОШ сопоставима с таковой при обработке металлов резанием, однако после ХОШ на поверхности металла, отсутствуют концентраторы напряжений (риски и царапины). Поэтому методами ХОШ изготавливают высокоточные и (или) высоконагруженные детали, например: шаровые опоры подвески автомобилей, коленчатые валы ДВС, детали втулки несущих винтов вертолётов.

Валковая штамповка -- формоизменяющая операция обработки металлов давлением, получения осесимметричных деталей из цилиндрической заготовки путём одновременного действия на неё радиальных и осевых нагрузок. Осевая нагрузка заготовки создаётся за счёт перемещенияпуансона, а радиальная -- за счёт обкатки её боковой поверхности в роликах или валках. Таким образом, валковая штамповка является способом комплексного локального деформирования, в котором в одном технологическом процессе происходит совмещение одной из основных кузнечных операций -- прошивки или осадки с поперечной прокаткой или обкаткой. Валковая штамповка позволяет изготавливать круглые в плане сплошные и полые детали, тонкостенные и толстостенные изделия малых размеров, применяемые в приборостроении, а также крупногабаритные детали с высокой точностью и качеством при технологических усилиях на порядок меньших, чем при традиционных методах объёмной штамповки. Комплексное нагружение очага пластической деформации локальным периодическим воздействием с одновременным воздействием через постоянно фиксируемую зону позволяет получить новый технологический эффект, недостижимый другими методами деформирования. Валковая штамповка способствует улучшению физико-механических свойств обрабатываемого металла, обеспечивает требуемое расположение его волокон, что повышает эксплуатационные свойства получаемых деталей. Относительно низкая стоимость оснастки, незначительное время подготовки производства, возможность быстрой переналадки на другой типоразмер детали, использование оборудования небольшой мощности позволяют применять валковую штамповку как в крупносерийном, так и в средне- и мелкосерийном производствах.

Магнитно-импульсная штамповка

При магнитно-импульсной штамповке электрическая энергия непосредственно преобразуется в механическую энергию, приводящую к деформации заготовки. Для штамповки заготовку помещают в сильное импульсное магнитное поле, создаваемое соленоидом с подключённой батареей конденсаторов. Под действием этого магнитного поля в заготовке возникают вихревые токи; взаимодействие индуцированного ими магнитного поля с магнитным полем соленоида и приводит к деформации. Процесс проходит за несколько десятков микросекунд

ГКМ -- горизонтально-ковочные машины. Предназначены для штамповки поковок в многоручьевых штампах. Номенклатура поковок несколько уже, чем на КГШП. Поковки, штампуемые на горизонтально-ковочных машинах, обычно имеют форму тел вращения или близкую к ним с осью, совпадающей с осью исходного прутка. В большинстве случаев штампуют поковки как сплошные из прутков с круглым поперечным сечением, так и полые из труб.

Штамповку могут выполнять из штучных заготовок или непосредственно от прутка. Разница в том, что при штамповке от прутка потребуется последующая отрубка поковки от прутка. При штамповке из штучных заготовок этого не требуется. Первые ГКМ были созданы в основном для высадки головок болтов. В настоящее время на горизонтально-ковочных машинах штампуют поковки, требующие не только высадки, но и глубокой или сквозной прошивки, гибки, отрезки поковок от прутка и др.

Главными особенностями ГКМ являются:

· наличие в машине трех бойков;

· наличие в штампе двух плоскостей разъема во взаимноперпендикулярных направлениях;

· перемещение ползуна в горизонтальной плоскости.

Матрица выбора метода получения заготовки

Вывод: Согласно составленой матрице я выбрал штамповку ГКМ, так как она по своим показетелям собрала наибольшее количество плюсов.

Расчет минимальных припусков для получения заданного размера

Определяем диаметр заготовки. Заготовка штамповка ГКМ. Размеры детали заготовка литье штамповка металл

d=104h, l=120 мм. При обработке деталь устанавливается в трехкулачковом патроне (точение однократное (по 9-му кв.), шлифование чистовое (по 5-му кв.) Исходный индекс заготовки 5.

Определяем поле допуска на деталь

Размещено на Allbest.ru

4.Выбор кузнечно-штамповочного оборудования.

Определяем усилие высадки на ГКМ

P=k Ч уB Ч Fп

где уB= 360 МПа--предел прочности деформируемого материала.

k= (2...8) --коэффициент, учитывающий сложность штамповки.

Fп--площадь проекции штамповки, м2

Fп=р•D/4?р•d/4

D--диаметр заготовки.

d--диаметр прошивня.

Fп=3,14•104/4?3,14•36/4=53м

Р = 4 Ч360Ч53 = 76320Н

Определяем усилие, необходимое для образования отверстия сплошным прошивнем.

Размещено на Allbest.ru