Загальна характеристика гарячого штампування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Загально-технічна частина

1.1 Загальна характеристика гарячого штампування

1.2 Аналіз креслення деталі, технічних умов на її виготовлення та службового призначення

1.3 Визначення групи поковки, можливого типу і організаційної форми виробництва

2. Технологічна частина

2.1 Вибір способу штампування і розробка маршрутної технології

2.2 Розробка креслення поковки

2.3 Призначення припусків на механічну обробку та допусків на поковку

2.4 Визначення розмірів початкової заготовки

3. Конструкторська частина

3.1 Розрахунок конструювання штампа для штампування

3.2 Розрахунок і конструювання штампу для обрізки

3.3 Організаційна частина

3.3.1 Обґрунтування типу виробництва

3.3.2 Організація робіт при штампуванні

3.3.3 Розрахунок норм часу

3.3.4 Розрахунок кількості обладнання та його завантаження

3.3.5 Вимоги охорони праці та техніки безпеки

Список літератури



1. Загально-технічна частина

гарячий штампування метал тиск

1.1 Загальна характеристика гарячого штампування

Гаряче об'ємне штампування - це вид обробки металів тиском, при якому формоутворення поковки з нагрітої заготовки здійснюють за допомогою спеціального інструменту - штампу. Течіння металлу обмежується поверхнями порожнин (а також виступів), виготовлених в окремих частинах штампа, так що в кінцевий момент штампування вони утворюють єдину замкнуту порожнину (рівчак) по конфігурації поковки. Як заготовки для гарячого штампування застосовують прокат круглого, квадратного, прямокутного профілів, а також періодичний: При цьому прутки розрізають на окремі (мірні) заготовки, хоча іноді штампують з прутка з наступним відділенням поковки безпосередньо на штампувальній машині. Мірні заготовки відрізають від прутка різними способами: на кривошипних прес - ножицях. механічними пилками, газовим різанням і т. д. При гарячому об'ємному штампуванні пластичне деформування заготовки істотно полегшується її нагріванням.

В більшості випадків для штампування застосовують універсальне устаткування: молоти, преси і горизонтально-кувальні машини.

У даному курсовому проекті буде розроблено технологію гарячого об'ємного штампування для поковки деталі типу циліндричного зубчастого колеса. Буде обрано обладнання, на якому буде проводитися штампування поковки. Так само буде розроблений штамп, для штампування поковки на даному обладнанні.

1.2 Аналіз креслення деталі, технічних умов на її виготовлення та службового призначення

Для кращого розуміння послідовності розрахунків та проектування технології, в якості завдання для курсовою проекту візьмемо вал - шестерню (рис. 3.1)

Рис. 3.1. Креслення вал - шестерня

Перш за все необхідно дати технічну та геометричну характеристику деталі та проаналізувати технічні умови на її виготовлення.

За формою являє собою тіло обертання , діаметром 80 мм. Габаритні розміри вала-шестерні: діаметр 80 мм та висота 135 мм. Вал-шестерня має шпонковий паз, довжиною 44 мм і шириною 12 мм. на глибину 5 мм, для фіксації зубчастого колеса.

Поверхню отвору п.3 піддати ППД.

Поверхню п.2 полірувати до Ru=0.32 мкм, але до деяких ставлять більш високі вимоги.

Не вказані граничні відхилення розмірів: отворів + t, валів - t, інших ± t/2 середнього класу точності.

Дана деталь виготовляється із сталі 40ХН. Хімічний склад даної сталі та деяких, подібних за властивостями сталей подано в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Сталь	Хімічний склад, %
	C	Si	Mn	Cr	Ni
40ХН	0.36-0. 44	0.17-0. 37	0.50-0. 80	0.45-0. 75	1.00-1. 40

Механічні властивості даної сталі та деяких, подібних за властивостями статей після механічної обробки подано в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Сталь	Нормалізація	Відпуск, °С	у, МПа	у, МПа	д, %	ш, %
40ХН	820	500	800	1000	11	45

1.3 Визначення групи поковки, можливого типу і організаційної форми виробництва

Аналіз геометрії деталі дозволяє визначити групу поковки та ступінь складності. Обладнання, на якому виконуватиметься процес штампування (молот, КГШГІ, ГКМ гідропрес і т. п.), а також схема деформування заготовки в штампі: в поперек чи вздовж більшої осі заготовки (пластом чи в торець).

Поковка для виготовлення деталі, що задана в якості прикладу належить до другої групи симетричні круглі і багатогранні в плані; першої підгрупи - круглі (шестерні, сі у пиці, гайки); до типу А - круглих, штампованих з переважанням осаджування і видавлювання металу. Штампується вздовж осі заготовки (в торець).

Програма випуску, згідно завдання, 200 тис. поковок/рік.

Тип виробництва в ковальських цехах може бути орієнтовно визначений за річного програмою випуску деталей (табл. 3.3). За масою штамповані поковки розділяють три групи: дрібні - до 1 кг, середні - до 15 кг, великі - більше 15 кг. Відповідно до типу виробництва, геометрії та маси поковки приймають вид ковальсько-штампувального агрегату. При одиничному та дрібносерійному виробництвах переважають процеси кування чи штампування на молотах або ковальським пресах. При серійному виробництві частіше застосовують процеси багаторівчакового штампування на механічних пресах (КГШП іноді ГКМ для дрібних поковок). Для багатосерійного та масового виробництва характерні процеси багаторівчакового штампування на ГКМ, автоматичних агрегатах та механізованих лініях.

Таблиця 3.3. Ознаки серійності ковальсько-штампувального виробництва

Тип виробництва	Орієнтовний річний випуск на одиниці обладнання поковок, шт./рік	Кількість деталей що постійно закріплені за одиницею обладнання, шт..
	Дрібних (до 1 кг)	Середніх (понад 1 до 15 кг)	Великих (більше 15 кг)
Багатосерійне та масове	Понад 500000	Понад 100000	Понад 10000	1…5

Для виданого завданий тип виробництва -- багатосерійний.

За прийнятим типом, виробництва та формою деталі вибирається тип обладнання та група поковки [4]. уточнюється схема деформування, визначається положення лінії роз'єму штампів, визначається клас точності Т поковки (відповідно до додатка І (табл. 19) ГОСТ 7505).

Для штампувальних цехів, як правило, приймають двохзмінний режим роботи. В цих умовах процеси нагрівання і штампування можуть тривати декілька змін.

Дійсний фонд робото обладнання:



Ф_д.о.=Ф_н.о.?(1-К_д),

Де Ф_н.о=4140 годин - за кількості змін m=2;

К_д=0,04 - коефіцієнт втрат часу, пов'язаних з ремонтом обладнання.

Ф_д.о=4140?(1-0,04)=3974,4 годин.

Дійсний фонд часу робітника з врахуванням втрат часу:

Ф_д.р.=Ф_п.р. ?(1-К_р.),

Де Ф_п.р=2070 - номінальний річний фонд часу одного робітника при п'ятиденному робочому тижні.

К_р=0,12 - коефіцієнт втрат часу при 24-денній відпустці.

Ф_д.р=2070?(1-0,12)=1821,6 годин.



2. Технологічна частина

2.1 Вибір способу штампування і розробка маршрутної технології

Основними факторами, що визначають вибір оптимального технологічного процесу виготовлення поковок, для подальшої механічної обробки, є: конфігурація і геометричні розміри деталі, співвідношення розмірів її окремих елементів, марка сталі, технічні вимоги до виготовлення, масштабу і конкретних виробничих умов.

Технологічний процес повинен забезпечувати виготовлення поковки у суворій відповідно до вимог, що встановлені кресленням і технічними умовами. При розробці технологічного процесу необхідно вибирати з числа можливих варіантів найкращий, який відповідає проектованим умов виробництва.

Основними критеріями при виборі найкращого варіанту технологічного процесу є забезпечення найменшої собівартості поковки, найменших витрат матеріалів, найменшої трудомісткості та простоти виготовлення штампувального інструменту.

Вибір варіанту технологічного процесу виготовлення поковок визначається також обсягом виробництва і спеціальними вимогами до продукції, що випускається.

Технологічні процеси включають виконання наступних основних операцій: оброблення вихідного матеріалу на заготовки мірної довжини, нагрівання і термообробка, обробка тиском з метою надання необхідної форми, обробні операції, оздоблювальні операції. Для розробки технологічних процесів використовуються маршрутні відомості.

Маса поковки, задана, програма випуску та встановлений раніше тип виробництва зумовлюють вибір в якості обладнання штампування КГІ1ІП. Вид штампування - в закритих штампах.“

Для обрізки облою доцільно використати обрізні преси суміщеної дії. Вони суміщають обрізку облою, пробивання отворів та калібрування поверхні заготовки.

2.2 Розробка креслення поковки

Розробка креслення поковки с важливим етапом при розробці технології гарячого штампування. Креслення поковки служить основою при конструюванні штампа.

Розробку креслення поковки починають з комплексного аналізу, який включає оцінку розмірів та геометрії деталі, технічних умов на її виготовлення, матеріалу деталі, потрібної кількості деталей. Необхідно враховувати майбутню орієнтацію волокон в поковці, яка б забезпечувала підвищення міцності окремих елементів деталі. Габаритні розміри деталі дозволяють орієнтовно оцінити габарити поковки.

Розробка креслення поковки здійснюється згідно з ГОСТ 7505-89 [і] в такій послідовності:

1) встановити площину роз'єму штампа;

2) орієнтовно визначити масу поковки за масою деталі з врахуванням наближеної маси припусків та напусків для того, щоб можна було користуватись таблицями стандарту;

3) призначити припуски на механічну обробку, допуски та ковальські напуски;

4) встановити штампувальні уклони, побудувати лінію роз'єму;

5) встановити зовнішні та внутрішні радіуси заокруглень;

6) вибрати конструкцію наміткі отвору з перемичкою під прошивання (для деталей з отворами);

7) визначити точну масу поковки з врахуванням 0,5 позитивного (верхнього) граничного відхилення для зовнішніх розмірів та 0,5 від'ємного (нижнього) відхилення для внутрішніх розмірів (отвори чи порожнини).

Вихідними даними для конструювання креслення поковки є:

- креслення деталі;.

- тип ковальсько-пресової машини

- технологічні вимоги до якості поковки.

Вибір площини роз'єму

У відкритих штампах в цій площині розміщують облойну канавку, яка заповнюється металом при витисненні його з порожнини рівчака. Цей надлишок металу утворює облойний заусенець.

Площину роз'єму (рис. 3.2) вибирають з врахуванням таких умов:

1) поковка має вільно видалятись з верхньої та нижньої частин штампу, для чого роз'єм штампу розміщують в площині січення поковки з найбільшим периметром (див. рис. А І, а, додатка А);

2) взаємне розташування поверхні роз'єму та поковки повинно виключити порожнини (піднутрини) на бічних поверхнях поковки;

3) рівчаки орієнтуються таким чином, щоб їх заповнення здійснювалось за рахунок осадки, а не видавлювання, при цьому порожнини під тонкі високі ребра, бобишкі та напливи необхідно розміщувати у верхній половині штампу;

4) доцільно, щоб поверхня роз'єму перетиналась вертикальними твірними поковки, що спрощує контроль зміщення частин штампу (див. рис. А1, б, додатка А);

5) розміщення плошини роз'єму повинно дозволити виконати намітку під пробивання отвору (див. рис. А1, г, додаток А);

6) при неплоскій поверхні роз'єму горизонтальні зсуваючі зусилля компенсують замками та контрзамками (див. рис. А1, д, додатка А), направляючими колонками, симетричним розміщенням двох неплоских поковок або поворотом неплоскої (зігнутої) поковки таким чином, щоб кінці її розмішувались па одному рівні.

В штампах ГКМ існує дві площини роз'єму: одна між пуансонами та матрицями (головна площина), друга - між матрицями. Головна площина роз'єму може мати три положення, при яких поковка остаточно формується

лише в матриці, лише в пуансоні та частково в матриці і частково в пуансоні.

Рис. 3.2. Схема положення поверхні роз'єму.

Визначення вихідного індексу поковки

Перед розрахунком маси поковки потрібно дізнатись масу деталі.Масу деталі визначимо як алгебраїчну суму об'ємів геометричних фігур, що її складають помножених на густину матеріалу. Для даної деталі об'єм можна розбити на циліндри.

Де h - висота циліндра, мм.

d - діаметр основ циліндра, мм.

Формула для визначення об'єму поковки має вигляд:

V_д= V₁+ V₂- V₃=56520+125600-36585=118535 мм³;

Маса деталі визначається за формулою:

Де с - 7850 кг/м³=0,00000785 кг/мм³ - густина сталі.

М_д=118535?0,00000785=0,93 кг.

Визначення маси поковки:

Розрахування маси поковки: М_n(кг), визначається за формулою

Де М_д=0,93 кг - маса поковки;

К_р=1,25 - розрахунковий коефіцієнт (1,1…1,5).

М_n=0,93?1,25=1,16 кг.

Визначення групи сталі.

Група сталі визначається згідно ГОСТ7505, в залежності від хімічного складу сталі. Так, як сталь 40Х має у своєму складі до 44% вуглецю і до 2% легуючих елементів, то вона відноситься до групи М2.

Визначення ступеня складності деталі

Визначення ступеня складності деталі проводимо по співвідношенню об'ємів (мас) поковки до описаної навколо неї простої геометричної фігури.

Поковку описує циліндр і його розміри:

Діаметр 187 мм; висота 50 мм.

Об'єм фігури визначаємо за формулою:

Маса фігури, що описує деталь:

де V_ф - об'єм фігури, мм³.

Тоді ступінь складності поковки буде:

Так, як С= 0,21, в відповідністю з ГОСТом 7505-89 ступінь складності С1.

Вибір класу точності поковки.

Точність виготовлення визначається згідно способу штампування. При штамповці на КГШП точність виготовлення - Т4.

Використовуючи отримані дані визначаємо вихідний індекс поковки l=12.

2.3 Призначення припусків на механічну обробку та допусків на поковку

Припуски на механічну обробку призначаються згідно ГОСТ7505 в залежності від вихідного індексу, розміру і шорсткості поверхні, на яку призначається припуск. На поверхні, шорсткість яких не вказана або її значення відповідає шорсткості кованих виробів (більше 11*20) припуски не призначають.

Припуски і розміри для поковки шестерні представлені в табл. 3.4.

Розмір деталі, мм	Шорсткість поверхні, мкм	Основний припуск, мм	Додатковий припуск ,мм	Розмір поковки, мм
Ш187	3,2	2,3	0,3	Ш192
	6,3	2,3
Ш63	1,6	1,8	0,3	Ш65
Ш36	0,8	1,9	0,3	Ш34
50	3,2	2,0	0,5	55
	1,6	2,0
30	3,2	1,8	0,5	35
	6,3	1,8

Призначення допусків на поковку

Величину допусків на розміри поковки вибираємо згідно вимог ГОСТ7505. Допуски на розміри поковки шестерні представлені в табл. 3.5.

Таблиця 3.5 - Допуски на розміри поковки.

Розмір поковки, мм	Заокруглені розміри і допуски, мм
Ш192
Ш65
Ш34
55
35

Крім допусків на розміри поковок стандарт передбачає допуски:

- на зміщення поковок по роз'єму штампів;

- на величину заусенця після обрізки облою (для поковок, штампованих у відкритих штампах);

- на не співвісність прошитих отворів в поковках з зовнішніми контурами поковок;

- на зігнутість, не площинність та не прямолінійність (для плоских поверхонь), а також по радіальному биттю (для циліндричних поверхонь);

- на величину торцевого заусенця (для поковок, штампованих в закритих штампах);

- на міжцентрові відстані;

- на кутові відхилення, у випадку кутового розміщення окремих елементів поковок;

- на радіуси Заокруглень та штампувальні уклони.

Призначення ковальських напусків

Ковальськими (технологічними) напусками згідно ГОСТ7505 є штампувальні уклони, внутрішні радіуси заокруглень та плівки від намітки отворів.

При штампуванні на КГШП штампувальні уклони приймаються: внутрішні 7° зовнішні - 5°. Зовнішні радіуси заокруглень приймаються - 2,5 мм, внутрішні - 4 мм.

Розрахунок плівки від намітки

Виконання наскрізних отворів чи порожнин (заглиблень) в поковках, шо штампуються на молотах чи пресах, е обов'язковим в тих випадках, коли вісі створів чи порожнин співпадають з рухом баби молота чи повзуна пресу, а розміри чи діаметри отворів, більші чи рівні висоті поковки, але не є меншими за ЗО мм. Порожнини (заглиблення) виконуються глибиною не більше 0,8 їх діаметру.

При виготовленні поковок на ГКМ виконання наскрізних отворів чи заглиблень є обов'язковим, коли вісі отворів і заглиблень в поковках співпадають з напрямком руху головного повзуна, а їх діаметр чи розміри не менші 30 мм при довжині не більше трьох діаметрів.

Застосовують п'ятьнаміток отворів : плоску намітку, намітку з

розкосом, намітку з мага намітку з карманом та глуху намітку. Форма найбільш розповсюдженої намітки-плоска.

Після визначення вище перелічених параметрів виконується креслення «холодної» поковки.

На кресленні проставляють фактичні розміри з допусками. Також, тонкими лініями, вказують контур готової деталі, що наглядно показує наявність припусків.

На кресленні спроектованої поковки необхідно вказати основні технічні умови:

- клас точності поковки;

- ступінь складності;

- допуск на не вказані розміри поковки, що встановлюють з розрахунку ±0,7 поля допуску по ширині чи довжині поковки:

допустимі значення зміщення штампу в роз'ємі та допустимий, заусенець згідно ГОСТ7505;

- допуск по площині прошитих отворів;

- допуск по зігнутості, не площинності та непаралельності поверхонь;

- допуск на кутові відхилення окремих елементів;

- допуск на радіуси заокруглень та штампувальні уклон.

В кінці визначають точну масу поковки М_п.

2.4 Визначення розмірів початкової заготовки

Вихідною заготовкою для поковки шестерні є гарячекатаний прокат круглого січення. При визначенні необхідних розмірів заготовки необхідно врахувати втрати металу.

Об'єм заготовки визначається за форму даю:

де - V_n об'єм поковки, мм³;

V_o - об'єм облою, мм³;

д - відсоток угару при нагріві, %.

Маса поковки визначаэться за формулою:

де Vn - об'єм поковки, мм3.

Тоді,

Мп=118535?0,00000785=0,93 кг.

Визначення об'єму облою та видри

Для визначення об'єму облою необхідно вибрати розміри облойної канавки згідно таблиці.

Вибираємо 1-й тип облойної канавки з наступними розмірами у відповідності

Об'єм облою визначається за формулою:

де b - ширина містка облойної канавки, мм;

h₁ - висота містка облойної канавки, мм;

В - ширина облою, мм.

³

Маса облою визначається за формулою:

Об'єм видри визначається по діаметру отвору, що прошивається і товщині перемички:

де D - діаметр отвору, що прошивається, мм;

Маса видри визначається за формулою:



При індукційному нагріві угар не більше 1,5 тоді об'єм заготовки розраховуємо за формулою:

V_заг=(118535+21506,8+1806,25)?(100+1,5/100)=141848,05?1,015=143975,7 кг.

Тоді маса заготовки рівна:

Визначення розмірів заготовки

Для поковок, що штампуються вздовж осі заготовки, діаметр визначається за формулою:

де V_з - об'єм заготовки, мм³;

т = 2 - відношення між довжиною і діаметром заготовки.

Приймаємо d_заг = 48 мм.

Довжина заготовки визначається за формулою:



де V_заг - об'єм заготовки, мм³;

d_заг - прийнятий діаметр заготовки, мм.

Так в результаті розрахунків приймаємо заготовку з розмірами Ш48 х 79 мм.

Визначення норми витрат матеріалу

Приймається розрахункова довжина прутка L_пр=5000 мм.

Довжина некратності визначається за формулою:

де L_заг - довжина заготовки, мм;

Кількість заготовок, що можна отримати з прутка визначається за формулою:

Довжина некратності на одну заготовку визначається за формулою:

Маса некратності на одну заготовку визначається за формулою:

де V_н1- об'єм металу не кратності на одну заготовку, мм³.

Об'єм металу некратное і і визначається за формулюю:

Морма витрат матеріалу визначається за формулою:

Коефіцієнт використання металу на норму витрати металу визначається за формулою:

Заготівельний коефіцієнт використання на норму витрати металу визначається за формулою:

2.13 Визначення зусилля різання та вибір обладнання

Різання виконується на кривошипних прес-ножицях з попереднім підігріванням прутка до температури 500...600 °С. Необхідне зусилля визначається за формулою:

де 1,7 - коефіцієнт запасу, який враховує затуплення країв ножів;

у_в - межа міцності металу, МПа; площа зрізу, м²:

F_зр- площа зрізу, м²;

Площу зрізу визначаємо за формулою:

Таблиця

Модель	Номінальне зусилля,кН.	Найбільший діаметр заготовки, мм.	Довжина заготовки що відрізається мм.	Потужність привода, кВт.	Габарити станка, мм	Маса т.
Н1542	16000	160	100	132	4800х 4000х 5160	130

Виходячи з зусилля різання вибираються кривошипні ножиці найближчого зусилля.

2.14 Призначення режиму нагріву і вибір нагрівального пристрою

Для нагрівання заготовок під штампування на КГШП застосовується індукційний нагрів в індукційному нагрівачі.

Тип індукційного нагрівача визначаємо згідно за розмірами заготовки. Для нагрівання заготовок 48x79,6 мм КИШ 9-500/1Н з продуктивністю 1330 кг/год. Максимальна температура нагріву сталі 40Х - 1250^°С мінімальна температура закінчення процесу штампування - 780°С.

Тривалість нагріву визначаємо виходячи із продуктивності індуктора і маси заготовки, що нагрівається.

Кількість заготовок, ідо нагріваються за 1 годину визначаємо за формулою:



де П - 1330 кг/год - продуктивність індуктора за 1 годину;

М_заг =1,13 кг - маса заготовки.

Тоді,

N_заг=1330ч1,13=1179,6 заготовки/год.

Тривалість нагріву визначаємо за формулою:

Кількість заготовок, що нагріваються в індукторі одночасно:

де L _інд = 3500 мм - довжина індуктора;

L_заг = 79,6 мм - довжина заготовки.

Тоді,

Отже, для нагріву заготовок обираємо індукційний нагрівам КИН19-500/1Н, з наступними технічними характеристиками:

1. Потужність індуктора - 500 кВт.

2. Частота струму - 1 кГц,

3. Витрата води - 7,6 м³/год.

4. Витрата стиснутого повітря 8 м³/год.

5. Довжина індуктора 3500 мм.

6. Розміри заготовки, що нагріваються: -- діаметр - 60... 130 мм, довжина - 100…400 мм.

7. Продуктивність - 1330 кг/год.

Визначення зусилля і вибір основного штампувального обладнання

Зусилля КГШП при штампуванні визначається за формулою:

Р = 100?k?F

де k -- 6,8 коефіцієнт, який враховує складність поковок;

F - площа проекції штамповки, включаючи облойний місток.

Площа проекції штамповки визначається за формулою:

де D_n= 0,085 м - діаметр поковки:

b= 0,014 м ширина облойного містка.

Тоді,

Для штампування поковок вибираємо кривошипний гарячоштампувальний прес моделі К8540 з наступними технічними характеристиками:

1. Зусилля 1000 т.с.

2. Xід повзуна - 250 мм.

3. Число ходів повзуна за хвилину - 75.

4. Штампова висота - 660 мм.

5. Розміри столу - 940 х 1200 мм.

6. Потужність привода - 100 кВт.

7. Маса - 120тон.

8. Завод-виробник - ЗТМП м. Воронеж, Російська Федерація.

Визначення зусилля і вибір обладнання для обрізки і пробивання

Розрахункове зусилля обрізки і пробивки визначається за формулою:

де б=0,7 - коефіцієнт, який враховує затуплення інструменту та інші недосконалості процесу різання;

в=1,3 - коефіцієнт запасу зусилля преса;

у_зр = 0,8 ?у_в - межа міцності металу на зріз при температурі обрізки, МПа;

F_зр - дійсна площа зрізу, м².

Дійсна площа зрізу визначається за формулою:

Приймаємо обрізний прес моделі КО8334 з наступними технічними характеристиками:

1. Номінальне зусилля -- 2500 кН

2. Хід повзуна - 160 мм.

3. Число ходів за хвилину - 40.

4. Відстань між столом і повзуном в нижньому положенні;

5. Розмір стола 630 x 630 мм.

6. Потужність привода - 10 кВт.

Термічна обробка поковок

Після кування і штампування поковки піддають термічній обробці, в результаті якої змінюють структуру металу й покращують механічні та технологічні характеристики металу, наприклад оброблюваність різанням.

Температура впливає на властивості металу наступним чином:

- ш і на макроструктури, при перетворенні вихідної дискретної структури дрібне зерно;

- зміна мікроструктури полягає в досягненні необхідних розмірів зерен:

- властивості металу (збільшується пластичність).

Термообробку поковок здійснюють на термічній ділянці ковальського цеху, оснащеній газовими або електричними печами.

Основними операціями термічної обробки сталевих поковок є відпал, нормалізація, гартування і відпуск.

Вибір того чи іншого типу печі залежить від типу палива характеру виробництва (штучне, масове і т.д.), сорту, форми, розміру злитку металу, що нагрівається оскільки не всі сорти сталей можна нагрівати з однаковою швидкістю.

Для своєї поковки в якості термічної обробки я вирішив застосувати загартування з відпуском.

Загартування полягає у нагріванні поковки до температури гарту, витримці і прискореному охолодженні поковок, як правило, у воді або в маслі. Поковку зі сталі 40Х охолоджують у закритому колодязі. У результаті загартування поліпшуються механічні властивості, підвищуються експлуатаційна надійність і довговічність виробів.

Відпуск полягає в нагріві загартованої сталі до температури 55О...650°С, витримці при цій температурі і наступному охолодженні. Відпуск здійснюють для знятої внутрішніх напружень у загартованої сталі і підвищення її в'язкості.

Загартування сталі, з подальшим високим відпуском, називається поліпшенням і є найбільш ефективним видом термообробки.

Покращена сталь за механічними властивостями значно перевершує відпалену і нормалізовану. Тому поковки відповідальних деталей, що працюють у важких умовах, як правило, піддають поліпшенню.

Очищення поковок від окалини

Для очищення своєї поковки я застосував гідро-абразивне очищення.

При гідро-абразивному очищенні в якості абразивного середовища використовують, приготовану в спеціальних установках суміш абразиву з

водою. Склад гідро-абразивної суміші, %: 76,5 води, 20 абразиву; 3,5 кальцинуючої соди. Для гідро-абразивного очищення застосовують такі абразивні матеріали: кварцовий пісок, корунд і карбід бору. Кварцовий пісок менш дефіцитний і недорогий використовують з розмірами зерен від 0,3 до 2 мм. Гідро-абразивне очищення застосовують для обробки виробів з кольорових сплавів, а також сталевих поковок.

При діаметрі від 4 до 10 мм витрати повітря, тиском 0,5 МП, складає віл 1 до 6 м³/хв. На (рис.2.10 представлена конструкція гідро-абразивного барабана періодичної дії. У дзвінок 4 через приймальне вікно камери 2 завантажуються поковки 3, де проводиться їх очищення струменевим апаратом 1. Вивантаження очищених поковок в бункер 6 виконують шляхом нахилу барабані за допомогою приводу 5.

Рис. 3.6. Гідро-абразивний барабан періодичної дії

Технічний контроль і дефекти поковок

Існуюча в ковальсько-штампувальних цехах служба контролю якості поковок і боротьби з браком має на меті: по-перше, організовано впливати на якість поковок у процесі їх виготовлення, по-друге, не допустити проникнення браку (або дефекту) на подальші операції в механічні цехи чи на складання машин, по-третє, систематично спільно з технічними службами цехів проводити заходи щодо поліпшення якості і збільшення терміну служби виробів з поковок.

Основним документом для перевірки якості поковки є її креслення, на якому крім форми і розмірів, а також допусків на розміри наведені технічні вимоги (умови) на виготовлення поковки. У технічних умовах вказують марку металу, вид термічної обробки, механічні властивості, якими повинен володіти метал поковки, і інші специфічні вимоги.

Особливу увагу служба контролю якості приділяє поковкам деталей машин, то працюють з ударними (динамічними) навантаженнями, таких, як, наприклад, передня підвіска автомобіля, осі локомотивів і вагонів, шатуни двигунів внутрішнього згорання та інші.

Контрольним числовим критерієм якості роботи ковальського цеху є відсоток браку з кількості придатної продукції, але ця величина є умовною і орієнтуватися тільки на що величину в ковальсько-штампувальному виробництві було б неправильно.

Загальні вимоги до поковок із конструкційної, і легованої сталей, виготовлених куванням і гарячим об'ємним штампуванням, встановлюються ГОСТом 8479-70.

Боротьба з браком може бути успішною лише тоді, коли в ковальсько- штампувальному виробництві відомі і вивчаються причини, які породжують брак. Для цього необхідно правильно класифікувати брак за видами, вести облік браку і а каліку вати дію заходів, що вживаються, спрямованих для його усунення.

Брак ковальсько-штампувальних цехів зазвичай поділяється на такі види:

1) брак по вихідного матеріалу; 2) брак, що утворився в результат? різання металу на заготовки; 3) брак, що виникає при нагріванні заготовок під штампування; 4) брак, що виникає при штампуванні, обрізки, прошивці; 5) брак при термічній оброби і;

2) брак, що виникає при очищенні від окалини, а також на фінішних операціях: при виправленні, калібрування-і т.д.; 7) брак, що виявлений в механічних цехах при обробці різанням.



3. Конструкторська частина

3.1 Розрахунок конструювання штампа для штампування

Штампи КПШП мають збірну конструкцію, завдяки чому, спрощується виготовлення змінного інструмента. Штампи складаються зі штампових вставок і блоків, в яких закріплені вставки. В штампових вставках виготовляють рівчаки. Блоки складаються із верхньої і нижньої плити з направляючими колонками і втулками.

Штампування виконується за 2...3 переходи.

Висота осадки визначається за формулою:

де D_з =48 мм - діаметр заготовки;

Н_з = 79,6 мм довжина заготовки;

D_o=50 мм - діаметр осадженої заготовки,

Розміри кінцевого рівчака визначаються по розмірам гарячої поковки. Розміри гарячої поковки наведені в таблиці 3.6

Таблиця 3.6

Розміри холодної поковки, мм	Коефіцієнт усадки	Розміри гарячої поковки, мм
Ш85	1,015	Ш86,2
Ш60	1.015	Ш60,9
Ш30	0,985	Ш29,55
135	1,015	137

Діаметр вставки визначається за формулою:



де D_т = 86.2 мм - діаметр гарячої поковки;

S - 46 мм - товщина стінки між рівчаком і гранню вставки.

S визначається по номограмі в залежності від глибини рівчака, зовнішніх уклонів і радіусів заокруглень.

Закриту висоту блоку визначаємо за формулою:

де А - 660 мм -- мінімальна закрита висота штампового простору пресу;

а = 12 мм - величина регулювання клинової подушки стола пресі.

Н = 660 + 0,75 * 12 = 669 мм.

Вибираємо розміри блока по табл. 6 [4] з наступними параметрами:

1. Висота - Н =666 мм.

2. Довжина - В = 900 мм.

3. Ширина - і = 1040 мм,

Мінімальну висоту вставки розраховуємо у відповідності з рисунком за формулою:

де Hmin= 27,5 - максимальна глибина рівчака вставки, мм.

Н_min=0.75?27,5 = 20,6 мм.

Приймаємо стандартну вставку з розмірами:

1. Довжина -- 250 мм;

2. Ширина - 200 мм.

Для виготовлення деталей штампу КГШП використаємо наступні

матеріали:

1. Плити Сталь Ст. 3.

2. Виштовхувачі - Сталь У8А (57 - 81 НЯСЭ).

3. Осадочні вставки - Сталь 4Х5МФС (54 - 58 НЛС_з),

4. Вставки кінцевого рівчака - Сталь 4Х5МФС (54 - 58 ННС_з).

3.2 Розрахунок і конструювання штампу для обрізки

Опис роботи штампа

На рисунку 3.7 представлена конструкція штампа для обрізки заусениц і пробивання отвору суміщеної дії.

У штампах суміщеної дії обрізка облою і пробивання створу відбувається за один хід преса без перекладання поковки. Напрямок руху верхнього напівштампа щодо нижнього здійснюється за допомогою колонок 3 і втулок 4.

Обрізний пуансон 6 кріплять до верхнього напівштампа 5 прихватами і болтами. Обрізна матриця 8 закріплюється на нижньому напівштампі 1 прихватами 2. Жорстке кріплення у нижньому цапів штампі має також пробивний пуансон 7., що кріниться на основі 14.

У прорізі цього башмака розташоване коромисло 2 яке вільно охоплює пробивний пуансон. На коромислі встановлений поршень II, У верхньому напівштампі закріплені дві тяги 9, пов'язані з коромислом П - подібними скобами 10 гвинтом 13.

При ході вгору головка тяги 9 чіпляє скобу 10 і піднімає її. Мри русі скоби 10 вгору спочатку вибирається зазор між нижньою основою і гвинтом 13, а потім скоба і пов'язане з ним коромисло 12.

Штамп працює наступним чином. Поковки, що підлягають обрізці та пробиванню, кладуть на виштовхувач 11. При ході повзуна вниз коромисло 12 і виштовхувачем 11 опускаються і займають нижнє положення, а поковка залишається на обрізній матриці 8, При натисканні пуансона 6 на поковки відбувається обрізка облою. одночасно із пробиванням отвору.

Для розміщення відходів у обрізному пуансоні 6 є порожнина. Після пробігти отвору поковка опиняється на виштовхувані 11, який піднімає її вгору при зворотному ході повзуна.

Рис. 3.7. Схема конструкції штампа для обрізки заусениця і пробивання отвору суміщеної дії:

1. Нижній напівштамп

2. Прихвати

3. Колонка

4. Втулка

5. Верхній напівштамп

6. Обрізний пуансон

7. Пробивний пуансон

8. Обрізна матриця

9. Тяга

10. Скоба

11. Виштовхувач

12. Коромисло

13. Гвинт



Розрахунок розмірів матриці і пуансона

Обрізку та пробивання виконують в холодному чи гарячому стані, головним чином на кривошипних обрізних пресах.

Діаметр матриці визначаємо за формулою:

Діаметр пуансона визначаємо за формулою:

де д - зазор між матрицею та пуансоном;

D_мо - діаметр матриці для обрізки.

Тоді:

Матеріали деталей штампу

1. Матеріал напівштампа нижнього - Сталь 30Л; Твердість 63 HRC.

2. Матеріал хвостовика - Сталь 35; 42 - 46,5 HRC.

3. Матеріал пуансона - Сталь 4Х5МФС (54 -- 58 НRС_Э).

4. Матеріал матриці - Сталь 4Х5МФС (54 - 58 HRC).

5. Матеріал стійки - Сталь 45; 42 -46,5 HRC.-

6. Матеріал - виштовхувача - Сталь 7X3; 57 - 6 і HRC

7. Матеріал пуансона - Матриці - Сталь 4Х5МФС (54 - 58 HRC)

8. Матеріал коромисла - Сталь 45; 32 - 35,5 HRC_a.

9. Матеріал тяги - Сталь 35; 32 - 35,5 HRC.

10. Матеріал заглушки-Сталь 20; 59-63 HRC₃.

11. Матеріал стакана -- Сталь 45; 42 46,5 HRС,

12. Матеріал клеми - Сталь 45; 42 - 46,5 HRС

13. Матеріал втулки - Сталь 20 ; Твердість 55 - 59 НRC

14. Матеріал колонки -- Сталь 20 ; Твердість 59 - 63 HRC



3.3 Організаційна частина

3.3.1 Обґрунтування типу виробництва

Для поковки масою 0,93 кг при програмі випуску 8000000 штук в рік тип виробництва визначається як багатосерійний або (масовий) табл. 3.3.

Річна програма випуску в тонах визначається за формулою:

де N - програма випуску, шт./рік;

M_n - маса поковки, кг.

3.3.2 Організація робіт при штампуванні

Штампування поковки здійснюють на лінії рис. 3.10. до складу якої входить індукційна піч, КГШП, обрізний прес

Режим роботи ділянки двозмінний, обслуговує ділянку мостовий кран і електро-навантажувачі.

Передача штампованих поковок і заготовок вздовж штампувальної лінії здійснюється ланцюговим конвеєром.

3.3.3 Розрахунок норм часу

За нормативами часу визначаємо операційний час нагрівальника і заносимо знайдені нормативи в таблицю 3.7.

Таблиця 3.7

Операція	Тосн. нагр. хв.	Тдоп нагр.хв
1. Взяти заготовку з тари кліщами, підне- сти і завантажити в індукційну піч.		0,05
А. Нагріти заготовку до кувальної температури.	0,05	--
2. Вийняти заготовку із печі ланцюговим конвеєром і перемістити на робоче місце штампувальника.		0,076
Всього	0,05	0,126

Оскільки основний час нагрівальника перекривається основним часом штампувальника тому основний час нагрівальника при розрахунку оперативного часу нагрівальника враховувати не будемо.

Операційний час нагрівальника визначаємо за формулою :

За нормативами часу визначаємо операційний час штампувальника і заносимо знайдені нормативи у таблицю 3.8.

Таблиця 3.8. Операційний час штамповщика

Операція	Тосн.обр.хв	Тдоп.обр.хв
1. Взяти заготовку з тари кліщами, піднести до штампу, встановити на осадочну плиту штампу	222	0,05
А. Осадити заготовку за один хід преса	0,02
2. Зняти осаджену заготовку з осадочної плити кліщами і встановиш в кінцевий рівчак штампу		0,022
Б, Штампувати осаджену заготовку за один хід преса	0,02
3. Витяг нути відштамповану поковку із кінцевого рівчака кліщами і передати па робоче місце обрізувача		0,035
4. Здути окалину		0,06
5. Змастити штамп		0,1
Всього	0,04	0,267

Операційний час штампувальника (табл. 3.9) визначаємо за формулою



Таблиця 3.9. Операційний час обрізувальника

Операція	Тосн.обр.хв	Тдоп.обр.хв
і. Взяти заготовку з тари кліщами, піднести до штампу суміщеної дії, встановити у штамп.	-	0,076
А. Обрізати заусенець і пробити отвір за один хід преса	0,03
2. Витягнути обрізану поковку із штампу кліщами і кинути в тару.	-	0,05
Всього	0,03	0,126

Операційний час обрізувальника визначаємо за формулою:

Штучний час для лінії визначається по максимальному операційному часу з урахуванням часу на обслуговування робочого місця, відпочинок та природні потреби.

Де Т_оп.мах - максимальний операційний час;

К - коефіцієнт, який враховує час технічного і організаційного обслуговування, а також час на відпочинок та природні потреби.

Коефіцієнт К визначаємо за формулою:

де а_мех= 7,9 % - відсоток часу на технічне обслуговування робочого місця;

а_орг = 2,4 % відсоток часу на організаційне обслуговування робочого місця;

а_вп =4,8 % - відсоток часу на відпочинок та особисті потреби.

Тоді,

К = 7.9 + 2,4 + 4,8 = 15,1 %,

Норма виробітку на бригаду визначається за формулою:

де 480 - тривалість зміни, хв.

При двохзмінному режимі роботи на підприємстві норма виробітку визначається за формулою:

Трудомісткість штампування одної поковки визначаємо за формулою:

де - число робітників на штампувальній лінії, осіб.

Трудомісткість річного випуску визначаємо за формулою:

3.3.4 Розрахунок кількості обладнання та його завантаження

Кількість обладнання, яке необхідне для виконання річної програми випуску поковок визначається за формулою:

Де F_еф - ефективний річний фонд часу роботи обладнання.

Приймаємо одну штампувальну лінію, тоді коефіцієнт завантаження

обладнання визначаємо за формулою:

де П_л прийнята кількість ліній.

3.3.5 Вимоги охорони праці та техніки безпеки

Устаткування ковальсько-штампувальних цехів з точки зору травматизму с одним з найбільш небезпечних на виробництві.

Для виконання операцій штампування необхідно застосовувати якомога більше засобів механізації та автоматизації. Для завантаження заготовок у піч застосовується ланцюговий конвеєр, так як ця операція пов'язана з надмірною витратою сил в умовах значного виділення тепла і становить велику небезпеку при її здійсненні вручну.

Устаткування в штампувальних лініях розташовують виходячи з дотримання принципу безперервності виробництва, при цьому повинна бути виключена можливість накопичення напівфабрикатів та готової продукції біля робочих місць.

Загальний санітарно-гігієнічний стан цеху і оздоровлення умов праці в ньому залежать від виконання заходів по боротьбі з шумом і вібраціями, газами і задимленістю, по створенню необхідних метеорологічних умов повітряного середовища, освітлення робочої зони і правильної організації робочих місць і побутових приміщень.

Для боротьби з шумом і вібраціями штампувальні молоти погрібно встановлювати на спеціальних фундаментах, розміщувати цехи з штампувальним обладнанням на достатній відстані від інших виробничих приміщень заводу.

Джерелами забруднення повітря ковальських цехів газами, димом, і кіптявою є нагрівальні печі, розпечений метал і різноманітні мастила для штампів. Від великих нагрівальних і термічних печей продукти горіння відводять витяжними, пристроями через систему відсмоктувані в і димових труб в атмосферу.

Повітряне середовище цеху створюється природною аерацій, а при^; необхідності штучною вентиляцією. У холодний період року для легких роби температура повітря в цеху повинна бути 18-21 °С, для робіт середньої тяжкості 16- 18°С і для тяжких робіт 14-16°С. У теплий період року вказані температури можуть бути на 25% вище.

Для всіх категорій робіт відносна вологість повітря повинна бути 40-60%, швидкість руху повітря 0,2-0,3 м/с.

У ковальських цехах застосовують природне і штучне освітлення. Для покращення природного освітлення приміщення і технологічного обладнання їх слід забарвлювати в світлі тони, які добре відбивають світло. Необхідно регулярно очищати стінове скління, світлові прорізи та світло-аераційні ліхтарі.

Найменша освітленість цеху складають 300 лк, а в зоні установки і наладки і штампів кривошипних пресів 400 лк.

Техніка безпеки це комплекс заходів, направлених на запобігання нещасних випадків і професійних захворювань.

Для боротьби з травматизмом в ковальсько-штампувальному виробництві необхідно проводити наступні заходи:

1) застосовувати досконалі запобіжні пристосування і огорожі небезпечних, зон; І

2) своєчасно проводити систематичний контроль стану обладнання і штампів, j планово-попереджувальний ремонт;

3) забезпечувати раціональну організацію робочих місць, утримувати в належному порядку проходи і проїзди;

4) раціонально виконувати всі операції технологічного процесу, контролювати прийоми і методи ведення робіт;

5) слідкувати за правильним використанням спецодягу та індивідуальних захисних засобів, вчасно здійснювати їх заміну.



Список літератури

1. ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и конечные напуски». - М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам, 1990.

2. Бойцов В. В., Трофимов И. Д. Горячая объёмная штамповка: Учебник для техн. училищ. - М.: Высш. школа, 1982. - 270 с., ил.

3. Вербицкий Е. И., Добровольский И. Г. Курсовое проектирование по горячей штамповке: Учеб. пособие для техн. спей, вузов. - Мн.: Выш. школа, 1978.-208 с., ил.

4. Ковка и штамповка : Справочник. В 4-х т. / Ред. совет : Е. И. Семёнов (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1985 - Т.2. Горячая объёмная штамповка / Под ред. Е. И. Семёнова. 1986. 592 с., ил.

5. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. -М.: Высш. шк., 1972. - 345 с.

6. Массен В. А., Раскинд В. Л. Справочник молодого кузнеца. - штамповщика. - М.: Высш. школа, 1980.-255 с., ил.

7. Раскинд В. Л. Справочник молодого кузнеца ~ штамповщика. - 2-е изд., иерераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1985.-256 с., ил.

Размещено на Allbest.ru

...