Презентация

1. Практическое занятие по дисциплине «Технология производства продукции предприятия»

2.

Технологический процесс горячей объёмной штамповки на
паровоздушных молотах стальных поковок
• Резка сортового проката на сортовых ножницах на заготовки (может быть
с нагревом и без него;
•Нагрев заготовок под штамповку (пламенный, индукционный,
электроконтактный и тд);
•Штамповка на молоте;
•Обрезка облоя и прошивка отверстий (в горячем или холодном
состоянии);
•Термообработка;
•Очистка от окалины;
•Технический контроль.

3.

Разработка чертежа круглой в плане поковки, штампуемой на
молоте (ПШМ)
Чертеж поковки разрабатывается на основании чертежа детали
Пример.
Чертеж зубчатого колеса
Материал детали:
Сталь 45 ГОСТ 1050-2013.
Чертеж детали должен быть выполнен на отдельном формате с
соблюдением требований ЕСКД в масштабе 1:1 или увеличения. Обязательно
приводится расчет массы детали, которая указывается в соответствующей
позиции углового штампа. При этом следует исходить из среднего значения
плотности стали 7,85 г/см3.

4.

1. Процесс проектирования поковки начинают с анализа чертежа детали.
Анализируются следующие позиции:
- возможность обеспечения при выбранной технологии штамповки
требований к точности размеров и шероховатости поверхностей детали,
установленных чертежом. Технологические возможности горячей объемной
штамповки (ГОШ) ограничены допускаемыми отклонениями линейных
размеров и формы, минимальный порядок которых – десятые доли
миллиметра, и шероховатостью поверхности в пределах Rz 320…R z 80.
Это позволяет установить, на какие поверхности следует назначить припуски;
Эти поверхности
невозможно получить
штамповкой, ввиду
высокой чистоты
поверхности ˂ Rz80.
Следовательно нужно
будет назначить припуск
(слой металла), который
после штамповки должен
будет удален механической
обработкой (резанием).

5.

- целесообразность получения при штамповке отдельных элементов поковки
(глухие полости, наметки под отверстие, зубья шестерен и колес, шлицы и т.п.),
а также возможность обеспечения размеров этих элементов (радиусы
закругления углов, штамповочные уклоны). Это позволяет обосновать
введение напусков;
Шлицы;
Сквозное отверстие
(можно
получить
только намётку под
отверстие);
Зубья шестерни.
Эти
элементы
нецелесообразно
получать штамповкой,
соответственно
вводим напуски (слой
металла,
который
упрощает поковку и
после
штамповки
удаляется).

6.

- необходимость проведения изменений в чертеже детали. Такое
мероприятие оправдано, если значительно снижается трудоемкость
штамповки (как на
этапах формоизменения, так и в других звеньях
технологической цепочки) и не увеличивает трудоемкость и себестоимость
механической обработки поковки, а также не снижает эксплуатационные
показатели детали. Может идти речь также о расширении номенклатуры
марок стали, допускаемых при изготовлении данной поковки.
Изменения в чертеже детали согласовываются с потребителем поковок и
подтверждаются документально (извещениями).

7.

2. Следующий этап проектирования - установление конструктивных
характеристик поковки. Выполняют его, следуя указаниям ГОСТ 7505-89
(табл.1 и 2).
Ориентировочную массу поковки считают по формуле
Gn.p.= Gд* Кр ,
где Gд – масса детали ; Кр - расчетный коэффициент (таблица 1).
Массу детали Gд можно определить средствами Компас3D, предварительно
задав материал детали (сталь 45) и построив её 3D модель игнорируя зубчатую и
шлицевую поверхности.
Или массу детали Gд можно определить как сумму масс элементарных объёмов,
на которые предварительно нужно разбить весь объём детали.

8.

Группа
Коэффициент (Кр) для определения
ориентировочной расчетной массы поковки
Характеристика
Типовые
детали
представители
1
1.1
1.2
Удлиненной формы
С прямой осью
С изогнутой осью
2
2.1
2.2
Круглые и многогранные в плане
Круглые
Шестерни, ступицы, фланцы
Квадратные, прямоугольные,
Фланцы, ступицы, гайки
многогранные
С отростками
Крестовины, вилки
2.3
Валы, оси, цапфы, шатуны
Рычаги, сошки рулевого
управления
Таблица 1
Кр
1,3 – 1,6
1,1 – 1,4
1,5 – 1,8
1,3 – 1,7
1,4 – 1,6
3
Комбинированной (сочетающей
элементы групп 1 и 2)
конфигурации
Кулаки поворотные,
коленчатые валы
1,3 – 1,8
4
С большим объемом необрабатываемых поверхностей
Балки передних осей, рычаги
переключения коробок передач,
буксирные крюки
1,1 – 1,3
5
С отверстиями, углублениями,
поднутрениями, не оформляемыми в поковке при штамповке
Полые валы, фланцы, блоки
шестерен
1,8 – 2,2

9.

По табл.1 коэффициент Кр следует взять из интервала 1,5-1,8
(красные стрелки). Т.к. при определении объёма детали не учитывались
впадины зубчатой и шлицевой поверхностей, т.е. объём детали уже завышен,
то принимаем меньшее значение из интервала Кр =1,5
Таким образом, в нашем примере ориентировочная масса поковки получится
Gn.p.= Gд* Кр = 3923,4 г * 1,5 = 5885,1 г (5,885 кг)
Следующая конструктивная характеристика поковки – группа стали.
Группа стали определяется исходя из следующих критериев:
М1- сталь с массовой долей углерода до 0,35 % включительно и суммарной
массовой долей легирующих элементов до 2 % включительно;
М2 – сталь с массовой долей углерода свыше 0,35 % до 0,65 %
включительно или суммарной массовой долей легирующих элементов
свыше 2 % до 5 % включительно;
М3 – сталь с массовой долей углерода свыше 0,65 % или суммарной
массовой долей легирующих элементов свыше 5 %.
Так как в нашем примере материал задан, сталь 45 (по ГОСТ 1050-2013):
0,42-0,5 % С; 0,17-0,37 % Si; 0,50-0,80 % Mn; 0,25 % Cr, со средней
массовой долей углерода 0,46% ; сталь попадает в группу М2.

10.

Для нахождения конструктивной характеристики - степень сложности,
необходимо вычислить параметр «С» по формуле
С = Vп.р. / Vф.,
где Vп.р. - ориентировочный объем поковки;
Vп.р. = Vд*Kр,
где Vд – объём детали (определен средством Компаса 3D) 501712,48 мм3.
Для детали нашего примера
Vп.р. = 501712,48 мм3 * 1,5 = 752568,75 мм3
Vф. – объем фигуры, описывающей поковку. Такими фигурами являются: шар,
прямой круговой цилиндр, прямоугольный параллелепипед, правильная
призма.
При вычислении отношения С принимают ту из геометрических фигур, масса
(объем) которой наименьшая.
При определении размеров описывающей поковку геометрической фигуры
допускается исходить из увеличения в 1,05 раза габаритных линейных
размеров детали.

11.

Размеры описывающей поковку фигуры нашего примера (цилиндр), мм:
диаметр D — 157,5 (150 • 1,05);
длина (высота) H — 52,5 (50 • 1,05) (где 1,05 — коэффициент).
Объём описывающей фигуры, цилиндра (расчетный)
Vф=(π*D2/4)*H= (π*157,52/4)*52,5 = 1022327,58 мм3;
Степени сложности соответствуют следующим значениям «С»:
С1 – от 1,0 до 0,63 включительно;
С2 – менее 0,63 до 0,32 включительно;
С3 – менее 0,32 до 0,16 включительно;
С4 – менее 0,16.
Для нашего примера
С=752568,72 мм3 / 1022327,58 мм3=0,736,
Что соответствует степени сложности С1.

12.

Заключительная конструктивная характеристика поковки – класс точности
определяется по таблице 2
Таблица 2.
Класс точности поковок
Оборудование
и технологические процессы
Кривошипные горячештамповочные
прессы:
- открытая штамповка
- закрытая штамповка
- выдавливание
Классы точности
Т1
Т2
+
Т3
+
+
Т4
Т5
+
+
+
Горизонтально-ковочные машины
+
+
Штамповочные молоты
+
+
Примечание: При пламенном нагреве заготовок допускается снижение
точности для классов Т2-Т4 на один класс.
В нашем примере штамповка будет осуществляться на штамповочном
молоте с нагревом заготовок в пламенной печи, соответственно класс
точности будет Т5.

13.

В зависимости от численных значений конструктивных характеристик поковки
(масса, группа стали, степень сложности, класс точности изготовления
поковки) определяют исходный индекс (таблица 3).
Для нашего примера конструктивные характеристики получились:
Масса поковки – 5,885 кг;
Группа стали – М2;
Степень сложности поковки – С1;
Класс точности поковки – Т5
Исходный индекс - 15. (красные стрелки, табл.3)

14.

Определение исходного индекса
Таблица 3

15.

3. По исходному индексу, величине размеров детали и значению
шероховатости поверхностей находят значения основных припусков на
механическую обработку (табл. 4). Дополнительные припуски, учитывающие
отклонения форм поковки устанавливают по таблицам 6 и 7.
При изготовлении поковок по классу точности Т5 с применением
пламенного нагрева заготовок допускается увеличение припуска на следующую
величину:
при массе поковки
до 3,2 кг
- 0,5 мм;
свыше 3,2 до 10 кг – 0,8 мм;
свыше 10 кг
– 1,0 мм.
С учетом того, что величина основных и дополнительных припусков дается
на сторону, рассчитывают размеры поковки. Разрешается округлять линейные
размеры поковок с точностью до 0,5 мм.
Следует заметить, что высотные размеры 40 и 50 мм для поковок
называются толщиной.

16.

Основные припуски на механическую обработку, мм
Таблица 4

17.

Таблица 5
Дополнительные припуски на изогнутость и
отклонение от плоскостности, мм

18.

Таблица 6
Дополнительные припуски на смещение поковки в
плоскости разъёма, мм

19.

Рассчитаем размеры нашей поковки:
- Размер ∅ 150 и шероховатость поверхности этой цилиндрической поверхности
Rz40. Поскольку в таблице 4 «Основные припуски на механическую обработку»
шероховатость представлена параметром Ra, то необходимо перевести
заданный параметр Rz в Ra по следующей таблице:
Чтение обозначений шероховатости
Таблица 7
Таким образом, параметру Rz40 будет соответствовать параметр Ra10 (см.
красную стрелку в таблице 7)

20.

Из таблицы 4 для диаметра 150 и шероховатости Ra10 по индексу поковки 15
выбираем величину основного припуска (см. красные стрелки) – 2,5.
Кроме этого, следует назначить дополнительный припуск на смещение
поковки в плоскости разъёма (табл.6) Масса поковки находится в интервале 5,6
– 10,0, плоскость разъёма штампа – плоская, класс точности поковки – Т5;
дополнительный припуск – 0,4 (см. красные стрелки в табл.6)
Дополнительного припуска на изогнутость и отклонение от плоскостности не
будет, так как рассматриваем цилиндрическую поверхность.
Однако, следует добавить припуск 0,8 мм, так как поковка изготавливается по
Т5 классу с применением пламенного нагрева с массой в интервале 3,2 – 10,0
кг (см. слайд 15). Размер на поковке для размера детали 150 получится:
150 +2*(2,5+0,4+0,8) = 157,4 мм
(2,5+0,4+0,8) – полный односторонний припуск на диаметр детали 150 мм.

21.

- Размер 50-0,16 (толщина) верхняя плоскость с шероховатостью Rz80
или Ra20 согласно таблице 7 (синяя стрелка) и нижняя плоскость с
шероховатостью Rz20 или Ra5 (зелёная стрелка). Из таблицы 4 для толщины
детали 50 и шероховатости Ra20 (верхняя плоскость) по индексу поковки 15
выбираем величину основного припуска (см. синие стрелки) – 2,0.
Кроме этого, следует назначить дополнительный припуск на
изогнутость и отклонение от плоскостности (табл.5) Наибольший размер
поковки в интервале 100 -160 и класс точности –Т5, дополнительный припуск
будет – 0,5.
Дополнительного припуска на смещение поковки в плоскости разъёма
не будет, так как рассматриваемая поверхность располагается в одной
половине штампа.
Однако, следует увеличить припуск на 0,8 мм, так как поковка
изготавливается по Т5 классу с применением пламенного нагрева с массой в
интервале 3,2 – 10,0 кг (см. слайд 15).
Из таблицы 4 для высоты детали 50 и шероховатости Ra5 (нижняя
плоскость) по индексу поковки 15 выбираем величину основного припуска (см.
зелёные стрелки) – 2,5.
Дополнительные припуски на эту поверхность такие же как для
предыдущей поверхности.
Размер на поковке для размера детали 50 получится:
50 + (2,0+0,5+0,8) + (2,5+0,5+0,8)= 57,1 мм

22.

(2,0+0,5+0,8)=3,3 – односторонний припуск на верхнюю поверхность
детали размера 50 мм;
(2,5+0,5+0,8)=3,8 - односторонний припуск на нижнюю поверхность
детали размера 50 мм.

23.

Остальные размеры рассчитываются аналогичным образом:
- Размер 40-0,62 (толщина), верхняя поверхность с шероховатостью Ra
1,6. Полный односторонний припуск = (2,5+0,5+0,8)=3,8
Нижняя поверхность с шероховатостью Rz20 (Ra5) – полный односторонний
припуск (2,5+0,5+0,8)=3,8
Размер поковки получится 40+3,8+3,8=47,6
- Размер диаметр 62+0,03, шероховатость поверхности Ra0,08.
Полный односторонний допуск будет
(2,7+0,4+0,8)=3,9
И размер поковки для диаметра детали 62 получится
62 – 2*(3,9) = 54,2
Размер 10, шероховатость поверхности Ra1,6. → (2,5+0,5+0,8)=3,8
Размер поковки получится 10+3,8=13,8
На остальные поверхности припуски назначать не нужно, так как они
получаются штамповкой без последующей механической обработки.

24.

4. Углы поковок скругляют радиусами. Минимальная величина
внешних радиусов приведена в табл.8.
Таблица 8
(23.6)
(33.2)
Для поковки нашей детали рекомендованы минимальные величины
внешних радиусов 2,0 и 2,5 в зависимости от глубины ручья. Из соображений
технологичности принимаем величину всех внешних радиусов 2,5.

25.

Радиусы закругления внутренних углов поковки принимают в 3 – 4 раза больше
минимальных внешних радиусов.
На чертеже нашей детали уже заданы радиусы скругления внутренних углов
R6, что соответствует 3-м величинам внешних радиусов R2 . Поэтому
оставим величину R6, чтобы не дорабатывать после штамповки. Такой же
радиус R6 выполним на знаках, которые будут оформлять углубления в
проковке под прошивку (пунктирная линия).

26.

На поковке не должно быть вертикальных поверхностей для свободного
извлечения поковки из штампа. Поэтому вводят штамповочные уклоны.
Предельная величина штамповочных уклонов по ГОСТ 7505-89:
- на наружных поверхностях - 7о (в процессе охлаждения поковка имеет
температурную усадку, и как бы отстаёт от стенок штампа, поэтому значение
уклона меньше);
-на внутренних - 10о (в процессе охлаждения поковка имеет температурную
усадку, и как бы охватывает оформляющий её знак, поэтому значение уклона
больше).
Часть штамповочных уклонов уже задана на чертеже детали (слева от оси
симметрии детали)
Зададим недостающие уклоны (справа от оси симметрии детали).

27.

5. В поковке выполняют наметку под отверстие при
двустороннем углублении, если диаметр отверстия не менее 30 мм.
Суммарная глубина полостей не должна превышать 1,7 диаметра наметки D.
Полости разделяют пленкой плоской формы если D ≤ 100 мм ( рис.1), и
пленкой с раскосом при больших значениях D.
Толщину плоской пленки считают по формуле:
При этом принимают:
- 0,7 при H/D ≤ 0.25;
-0,8 при H/D ≥0.40.
Для нашей поковки H/D, (предварительно
Н принимаем в половину высоты поковки)
=28,55/54,2=0,53, т.е. ≥0.40.
Значит берем коэффициент 0,8
На чертеже поковку изображают без
перемычки (пленки). Диаметр пробивки,
соответствующий графическому
построению (рис. 1), определяют как
Рис.1 Плоская плёнка
d= D – 2*H* tg α
d=54,2-2∙•25,55•tg 100=45,19

28.

6. Линейные и угловые размеры поковки оговариваются
допусками.
Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров устанавливают
в зависимости от исходного индекса, вида и величины размера согласно
табл. 9.
Отклонения размеров на внутренние поверхности назначают с
обратным знаком.
Допуски толщины устанавливаются по наибольшей толщине и
распространяются на все размеры толщины.
Допуски и допускаемые отклонения размеров, зависящих от
одностороннего износа штампов, должны быть равны 0,5 величин табличных
значений.
Допуск размера, не оговариваемого на чертеже поковки, устанавливают
увеличением в 1,5 раза значения табличного допуска, соответствующего
данному размеру, а допускаемые отклонения принимают равными.

29.

Допустимые отклонения линейных размеров поковок
Таблица 9

30.

Окончание табл. 9

31.

Для размеров нашей поковки устанавливаем допуски с помощью
табл.9
- Наружный диаметр
(красные стрелки табл.9);
-Толщина поковки
( синие стрелки табл.9);
- Внутренний диаметр
(зелёные стрелки табл.9). Поскольку это
размер внутренней поверхности , то отклонения назначаем с обратным
знаком;
- Толщина обода
. Принимается по максимальной толщине, т.е.
как для размера
;
- Размер
, (желтые стрелки табл.9);
- Внутренний диаметр
(красные стрелки табл.9). Поскольку это
размер внутренней поверхности , то отклонения назначаем с обратным
знаком;
-
Наружный диаметр
(зеленые стрелки табл.9).

32.

7 Отклонения формы поковки возможны в допустимых пределах.
На чертеже следует оговорить (условным обозначением по ГОСТ 2.30879 или пунктами технических требований):
- допускаемую величину смещения по поверхности разъема штампа (табл. 10).
Для нашего примера принимаем 1,0 (красные стрелки). Это отклонение внесем
пунктом в «Технические требования поковки);
- допускаемую величину остаточного облоя (заусенца) после выполнения
обрезных операций (табл.11). Для нашего примера принимаем 1,2 (красные
стрелки). Это отклонение внесем пунктом в «Технические требования поковки);
- допускаемое отклонение от соосности наметок, которое принимается не
более 1% от глубины наметки. Для нашего примера принимаем 25,55*0,01=0,25.
Это отклонение обозначим соответствующим значком на чертеже поковки
;
- допускаемое наибольшее отклонение от концентричности пробитого в
поковке отверстия (табл. 12). Для нашего примера принимаем 1,5 (красные
стрелки). Это отклонение внесем пунктом в «Технические требования поковки);
- допускаемое отклонение по изогнутости, от плоскостности и
прямолинейности для плоских поверхностей (табл. 13). Для нашего примера
принимаем 1,0 (красные стрелки). Это отклонение обозначим соответствующим
значком на чертеже поковки
;

33.

допуск радиального биения цилиндрических поверхностей,
величина
которого
не
должна
превышать
удвоенной
величины
соответствующего значения из табл. 13. Для нашего примера принимаем 1,0
(красные стрелки) * 2 = 2,0. Это отклонение обозначим соответствующим
значком на чертеже поковки
;
- допуск радиусов закругленй внутренних и наружных углов (табл. 14). Для
-
нашего примера принимаем 3,0 (красные стрелки)
.

34.

Таблица 10
Допускаемое смещение по поверхности разъёма штампа

35.

Допуски на остаточный облой
Таблица 11

36.

Таблица 12
Допуски на отклонение от концентричности

37.

Таблица 13
Допуски на изогнутость, неплоскостность, непрямолинейность

38.

Таблица 14
Допуски радиусов закругленй внутренних и наружных углов

39.

8. Процесс проектирования поковки должен завершиться
расчетом точного объема Vn и массы Gn поковки. В случае, если
полученное значение Gn вышло из интервала значения массы, в котором
находилось значение Gn.p., следует повторить выбор припусков и допусков,
приняв полученное значение массы за исходное.
В нашем примере масса поковки получилась 6,012 кг, т.е. осталась в
выбранном ранее интервале 5,6 – 10,0 кг. Значит расчет выполнен верно.

40.

9. Чертеж поковки выполняется на отдельном формате в
соответствии с требованиями ЕСКД и ГОСТ 3.1126-88.
На графическом документе поковки допускается:
- наносить упрощенный контур детали, выполняя его тонкой штрихпунктирной
линией с двумя точками;
- наносить размеры детали в круглых скобках под соответствующими
размерами поковки;
- помещать таблицу для данных, не указанных на изображении и не
установленных в технических требованиях.
Расположение
плоскости
разъема
следует
изображать
тонкой
штрихпунктирной линией, обозначенной на концах знаком х-.
Изображение поковки должно сопровождаться «Примечанием» и
«Техническими требованиями». В «Примечании» должны быть указаны: класс
точности, степень сложности, группа стали, исходный индекс.
Чертеж поковки должен содержать все данные, необходимые для ее
изготовления, приемки и контроля.