Проектирование стальной штампованной поковки: Методические указания к практической работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оренбургский государственный университет

Кафедра материаловедения и технологии материалов

Р.М. СУЛЕЙМАНОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ ШТАМПОВАННОЙ ПОКОВКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом Оренбургского государственного университета

Оренбург 2001

1

ББК 34.51 С 89 УДК 621.73

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ ШТАМПОВАННОЙ ПОКОВКИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ 1 Цель работы Научиться проектировать штампованную поковку и разрабатывать графический документ на неё в соответствии с действующими нормативными документами.

2 Основные сведения 2.1 Общие технические условия на штампованные поковки Штампованной поковкой называют изделие или заготовку, полученные пластическим деформированием с помощью штампа при обработке металла давлением. Техническими условиями (ТУ) называют документ, содержащий требования (совокупность всех показателей, норм, правил и положений) к изделию, его изготовлению, контролю, приёмке и поставке, которые нецелесообразно указывать в других конструкторских документах /1/. Таким документом для поковок из конструкционной углеродистой, низколегированной и легированной стали, изготовляемых ковкой и горячей штамповкой, является ГОСТ 8479-70 /2/. В соответствии с этим стандартом поковки по видам и объёму испытаний разделяют на пять групп, указанных в таблице 1. Номер группы поковки указывают в технических требованиях на чертеже детали. Поковки по механическим свойствам подразделяют на категории прочности, обозначаемые буквами КП и двузначным числом, которое соответствует значению предела текучести после окончательной термической обработки. Например, обозначение КП 315 показывает предел текучести 315 Н/мм2. В стандарте /2/ приведены категории прочности и соответствующие им нормы механических свойств (временное сопротивление, относительное удлинение и сужение, ударная вязкость), определяемые при испытании на продольных образцах, и нормы твёрдости. Условное обозначение поковки приводят в технических требованиях под графическим изображением её. Например: - поковка группы I: Гр. I ГОСТ 8479-70; 2

- поковка группы II или III с твёрдостью НВ 143-179: Гр. II (III) НВ 143-179 ГОСТ 8479-70; - поковка группы IV или V с категорией прочности КП 440: Гр. IV (V) КП 440 ГОСТ 8479-70.

Таблица 1 – Классификация поковок по видам и объёму испытаний /2/ Группа поковок I

II

III

IV

Вид испытания Без ний

Поковки одной испыта- или разных марок стали

Поковки одной марки стали, соОпределение вместно прошедтвёрдости шие термическую обработку Поковки одной марки стали, прошедшие терТо же мообработку по одинаковому режиму Испытание на растяжение. Определение ударной вязкости. Определение твердости

V

Условия комплектования партии

Поковки одной плавки стали, совместно прошедшие термическую обработку

Сдаточная характеристика

Кол-во поковок от партии, подлежащих испытанию

–

–

Твёрдость

5 % от партии, но не менее 5 шт.

То же

100 %

Предел текучести, относительное сужение, ударная вязкость.

До 100 шт. – 2шт, св. 100 шт. – 1 %, но не менее 2шт. (поковки с нижним и верхним пределами твёрдости)

–

100 %

Испытание на Предел текучерастяжение. сти, относительОпределение Принимается ин- ное сужение, ударной вяз- дивидуально ка- ударная вязждая поковка кости. кость.

100 %

3

–

2.2 Основные этапы и последовательность проектирования стальной штампованной поковки Основными этапами проектирования стальной штампованной заготовки являются: - анализ чертежа детали с точки зрения технологичности её конструкции; - выбор способов нагрева и штамповки, типа нагревательного и штамповочного оборудования, места и конфигурации поверхности разъёма штампа; - установление конструктивных характеристик поковки согласно ГОСТ 7505-89; - установление припусков на механическую обработку; - расчёт номинальных линейных размеров поковки и установление минимальной величины радиусов закругления наружных углов; - установление кузнечных напусков; - расчёт номинальной массы поковки; - проверка влияния номинальной массы поковки на ранее установленные степень её сложности и исходный индекс; - установление допускаемых отклонений линейных размеров, радиусов закругления, допусков формы и расположения поверхностей поковки; - расчёт массы и размеров исходной заготовки (прутка), коэффициента использования металла; - формулирование технических требований на изготовление и приёмку поковки; - разработка и оформление графического документа на поковку в соответствии с ГОСТ 3.1126-88. 2.2.1 Анализ чертежа детали с точки зрения технологичности её конструкции Основными исходными данными для проектирования заготовки являются чертёж готовой детали с техническими условиями и объём выпуска продукции, определяющий тип производства. Проектирование заготовки начинают с тщательного изучения чертежа детали, требований, предъявляемых к детали в целом и к отдельным её поверхностям. При оценке технологичности конструкции детали для её изготовления из штампованной поковки руководствуются такими показателями технологичности, как габариты и форма детали, штампуемоcть материала детали, форма и положение базовых поверхностей детали, соответствие размерных цепей типовой схеме, масса детали, наличие полостей и их протяжённость, показатели механических свойств. 4

Конструкция детали признаётся технологичной, если совокупность её свойств подтверждает приспособленность к достижению оптимальных затрат материала, энергии и труда при производстве детали в заданном количестве, с заданными показателями качества из штампованной заготовки. В противном случае потребуется корректировка чертежа, замена материала и т. д. Для заданной в этой работе детали, изображённой, на рисунке 1, не требуется корректировка чертежа, и следует лишь дать краткое обоснование технологичности конструкции этой детали, руководствуясь приведёнными выше показателями технологичности.

Предельные отклонения размеров детали: D1, D2 – h14; d1, d2 – H9, остальных ±IT 14/2 согласно ГОСТ 25346-89 5

Примечание – Чертёж оформляют на листе формата А4 в соответствии с требованиями ЕСКД (размеры см. в таблице 3). Рисунок 1 – Чертёж детали "Полумуфта"

6

2.2.2 Выбор способов нагрева и штамповки, типа нагревательного и штамповочного оборудования, места и конфигурации поверхности разъёма штампа От способа нагрева и его режима зависят качество штампованных поковок, расход металла и топлива, стойкость инструмента, себестоимость поковок, а также условия труда в штамповочном цехе. Различают нагрев пламенный, электрический и в жидкостях (в расплавленных солях, стекле). Современная технология горячей объёмной штамповки требует применения безокислительного и скоростного нагрева заготовок, что уменьшает окалинообразование и обезуглероживание, снижает газонасыщение, улучшает структуру и свойства металла, повышает его пластичность и тем самым облегчает горячую обработку давлением, уменьшает расход энергии на деформирование. Выбор типа нагревательного оборудования зависит от типа производства (единичного, серийного или массового), вида штамповочного оборудования и степени его автоматизации, марки стали, размеров, степени точности и формы нагреваемых заготовок /3/. При выполнении данной практической работы рекомендуется выбрать электронагрев в индукционном нагревателе, при котором обеспечивается минимальная окалина, минимальное обезуглероживание, постоянство температуры, возможность быстрого пуска и останова нагревателя, регулирования темпа нагрева, а также возможность автоматизации его и улучшение условий труда. Выбор способа штамповки (в открытом или закрытом штампе, т.е. облойной или безоблойной штамповки) и типа штамповочного оборудования (молот, пресс, горизонтально-ковочная машина и т.д.) зависит от типа производства, конструктивных особенностей детали, марки материала, точности отдельных поверхностей и требований механических свойств, условий обеспечения оптимальной макроструктуры готовой детали, экономичности, техпроцесса. Каждый из способов штамповки и типов штамповочного оборудования имеет свои преимущества и недостатки. Для рассматриваемой в данной практической работе детали, изображённой на рисунке 1, в равной степени могут быть применены штамповочный молот или пресс и оба способа штамповки. Однако конфигурация и размеры штампованной поковки в каждом случае будут различными, при этом ввиду лучшего течения металла вверх при штамповке на молоте формообразование фланцевой части поковки предусматривается в верхней части штампа (рисунок 2). Способ штамповки и тип штамповочного оборудования обусловлены вариантом задания в соответствии с таблицей 2. Поверхность разъёма штампа располагают посередине толщины фланца поковки при штамповке с облоем (в открытом штампе) как на молоте, так и на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП); при безоблойной штамповке (в закрытом штампе) совмещают с одной из торцовых поверхностей 7

поковки: верхней – при штамповке на молоте (см. рисунок 2,б), нижней – при штамповке на КГШП (см. рисунок 2,г). Такое расположение поверхности разъёма штампов в плоскости наибольшего диаметра поковки обеспечивает минимальную глубину ручья штампа, лёгкость извлечения отштампованной поковки, возможность контроля смещения. Так как конфигурация разъёма штампа представляет собой плоскость, то упрощается механическая обработка при изготовлении такого штампа.

а)

б)

в)

г)

а – в открытом штампе на молоте; б – в закрытом штампе на молоте; в – в открытом штампе на КГШП; г – в закрытом штампе на КГШП; 1 - контур заготовки; 2 - штампованная поковка Рисунок 2 – Схемы штамповки

В некоторых случаях выбор места разъёма штампа определяется необходимостью получения благоприятной макроструктуры поковки. 8

Таблица 2 – Варианты задания (см. рисунок 1) Вари- Номинальный размер детали, мм Материал детали: ант D3 D1 D2 d1 d2 H h1 h2 Сталь марки, ГОСТ 1ш 2ш 3ш 4ш 5ш

340 330 330 320 310

220 210 200 200 200

280 270 265 260 265

220 210 200 200 220

110 110 110 100 90

250 250 280 230 230

70 65 60 65 60

35 30 25 30 30

38ХГН ГОСТ 4543-71

6ш 7ш 8ш 9ш 10 ш

300 300 300 280 250

190 180 180 170 160

250 250 240 230 205

200 200 180 180 160

80 70 80 70 70

220 200 250 170 160

60 50 40 50 50

25 25 20 25 25

СШ

Тип КШО

35ХМ

ГОСТ 4543-71

15ХМ

ГОСТ 4543-71

45Х 50Г2

ГОСТ 4543-71 ГОСТ 4543-71

ШО ШМ ШЗ ШМ ШО КГШП ШЗ КГШП ШО ШМ

5сп 35 12ХМ 20ГС 20Х

ГОСТ 380-88 ГОСТ 1050-88 ГОСТ 4543-71 ГОСТ 4543-71 ГОСТ 4543-71

ШЗ ШМ ШО КГШП ШЗ КГШП ШО ШМ ШЗ ШМ

ГОСТ 1050-88 11 ш 220 140 180 140 65 150 45 20 30 ШО КГШП ГОСТ 1050-88 12 ш 190 125 160 125 60 140 40 20 45 ШЗ КГШП 13 ш 170 110 140 110 55 125 36 18 25ГС ГОСТ 4543-71 ШО ШМ 14 ш 140 100 120 100 50 110 32 15 30ХГСА ГОСТ 4543-71 ШЗ ШМ 15 ш 130 80 105 80 40 100 30 15 40ХФА ГОСТ 4543-71 ШО КГШП Примечания 1 В графе СШ (способ штамповки) и КШО (кузнечно-штамповочное оборудование) приняты следующие сокращения: ШО – штамповка в открытом штампе, ШЗ – штамповка в закрытом штампе, ШМ – штамповочный молот, КГШП – кривошипный горячештамповочный пресс. 2 Во всех вариантах следует считать, что нагрев заготовок производится в электрических индукционных нагревательных установках непрерывного действия; тип производства поковок - крупносерийное. 3 Плотность стали ρ = 7,85.103 кг/м3. 4 Считать, что по видам и объёму испытаний и механическим свойствам поковки относятся к следующим группам: варианты с 1 ш по 5 ш – Гр. IV КП345 ГОСТ 8479-70, варианты с 6 ш по 10 ш – Гр. IV КП245 ГОСТ 8479-70, варианты с 11 ш по 15 ш – Гр. III ГОСТ 8479-70. 5 Поковки подвергаются следующей термической обработке: из стали 30ХГСА – закалка и отпуск до твёрдости 223-262 НВ, из стали 40ХФА – закалка и отпуск до твёрдости 235-277 НВ, из стали иных марок – нормализация до твёрдости 156-197 НВ.

9

2.2.3 Установление конструктивных характеристик поковки согласно ГОСТ 7505-89 К конструктивным характеристикам поковки относятся класс точности Т, группа стали М, индекс массы ИМ, степень сложности С, конфигурация поверхности разъёма штампа КШ и исходный индекс ИИ. 2.2.3.1 Класс точности Т поковки устанавливается в зависимости от технологического процесса и типа штамповочного оборудования, а также исходя из предъявляемых требований к точности размеров поковки. Стандартом /4/ установлено 5 классов точности – от 1-го класса (обозначается Т1) до 5-го (обозначается Т5). В данной работе можно принимать для штамповки на молоте (как в открытом, так и в закрытом штампах) Т4 или Т5, а для штамповки на КГШП в открытом штампе - Т4 или Т5, в закрытом - Т2 или ТЗ. 2.2.3.2 В зависимости от средней массовой доли углерода и суммарной массовой доли легирующих элементов установлены три группы стали: - М1 – сталь с массовой долей углерода до 0,35 % включ. и суммарной массовой долей легирующих элементов до 2,0 % включ.; - М2 – сталь с массовой долей углерода свыше 0,35 % до 0,65 % включ. или с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,0 % до 5,0 %; - М3 – сталь с массовой долей углерода свыше 0,65 % или с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 5,0 %. В данной работе к группе М1 относится сталь марок 15ХМ, 5сп, 12ХМ, 20ГС, 20Х, 30, 25ГС (варианты 3 ш, 6 ш, 8 ш, 9 ш, 10 ш, 11 ш и 13 ш); все остальные марки стали относятся к группе М2: 38ХГН, 35ХМ, 45Х, 50Г2, 35, 45, 30ХГСА и 40ХФА (варианты 1 ш, 2 ш, 4 ш, 5 ш., 7 ш, 12 ш, 14 ш и 15 ш). 2.2.3.3 Индекс массы ИМ представляет собой номер строки в графе интервалов массы поковки таблицы 3. Таблица 3 - Индекс массы поковки ИМ Масса поковки, кг До 0,5 включ. Св. 0,5 до 1,0 включ. “ 1,0 “ 1,8 “ “ 1,8 “ 3,2 “ “ 3,2 “ 5,6 “

ИМ 1 2 3 4 5

Масса поковки, кг Св. 5,6 до 10,0 включ. ” 10,0 “ 20,0 “ “ 20,0 “ 50,0 “ “ 50,0 “ 125,0 “ “ 125,0 “ 250,0 “

ИМ 6 7 8 9 10

На данном этапе проектирования, когда отсутствуют данные о размерах поковки, её массу можно установить лишь ориентировочно по формуле /4/ М П .Р = К Р М Д , (1)

где М П . Р – расчётная масса поковки, кг; 10

К Р – расчётный коэффициент, зависящий от геометрической характеристики детали, изготовляемой из данной поковки; стандарт /4/ рекомендует принимать К Р = 1,5 − 1,8 для круглых в плане деталей, какой является заданная деталь ''Полумуфта" (см. рисунок 1); М Д – масса детали, кг, определяемая расчётом по формуле

М Д = Vρ ⋅ 10 −9 ,

(2)

ρ – плотность материала детали, кг/м3 (см. таблицу 2 примечание 3); V – объём детали, мм3, вычисляемый на основании её чертежа путём разбивки на элементарные геометрические фигуры. В данной работе элементарными геометрическими фигурами, из которых состоит деталь, являются цилиндры, как это видно из рисунка 3. Объём, детали равен V Д = V1 + V2 − (V3 + V4 + 4V5 ). (3) Объём любого цилиндрического элемента Vi равен 1 Vi = πDi2 hi , (4) 4 где Di – диаметр элемента, мм;

где

hi – высота того же элемента, мм. Рисунок 3 – Схема разбивки

Объёмы V1, V2 вычисляют по формулам: 1 1 V1 = πD22 (H − h1 ); V2 = πD12 h1 . на элементарные фигуры 4 4 Объёмы, представляющие собой полости (отверстия) детали, вычисляют по формулам 1 1 2 V3 = πd 22 (H − h2 ); V4 = πd12 h2 ; 4V5 = πd отв h1 . 4 4 На одном из последующих этапов проектирования, когда будут определены размеры поковки, следует уточнить значение МП.Р, используя для этого величину расчётного объёма поковки и плотность ,стали. 2.2.3.4 Поковки по степени сложности подразделяют на четыре группы: С1, С2, С3 и С4 /4/. Степень сложности С устанавливают по таблице 4 в зависимости от отношения

V n = V n Vф ,

(5) 3

где Vn – объём поковки, мм ; Vф – объём фигуры – цилиндра, в которую вписывается поковка, мм3, как это изображено на рисунке 4.

11

Таблица 4 – Степень сложности С

Vn Св. 0,63 ” 0,32 до 0,63 включ. ” 0,16 ” 0,32 ” ” 0,16 ”

С С1 С2 С3 С4

Рисунок 4 – К определению Vф Объём поковки на данном этапе проектирования является величиной неизвестной, поэтому рекомендуется использовать соотношение Vn = М П .Р ⋅ 10 9 ρ , (6) где МП.Р – расчётная масса поковки, вычисленная по формуле (1); ρ – плотность стали, кг/м3, указанная в примечании 3 к таблице 2. Объём фигуры Vф, в которую вписывается поковка, определяется как объём цилиндра высотой Нф, равной высоте Нп поковки, и диаметром Dф, равным диаметру D1n поковки, то есть по формуле

1 Vф = πDф2 H ф (7) 4 Так как размеры поковки Нп и D1n на данном этапе проектирования неизвестны, то согласно /4/ допускается исходить из увеличения в 1,05 раза соответствующих габаритных линейных размеров готовой детали по чертежу (см. рисунок 1 и таблицу 2): Dф = 1,05D1 ; H ф = 1,05H . Тогда объём фигуры (цилиндра) устанавливается из соотношения: 1 Vф = ⋅ 1,053 πD12 H . (7а) 4 На одном из последующих этапов проектирования, когда будут установлены размеры поковки Нп и D1n , следует уточнить отношение Vn , вычисленное

по формуле (5), и степень сложности С. 2.2.3.5 Конфигурация поверхности разъёма штампа КШ является конструктивной характеристикой поковки, определяющей допускаемую величину смещения и остаточного облоя поковки, величину дополнительного припуска на её механическую обработку, а также определяющей трудоёмкость и себестоимость изготовления штампа.

12

Обозначение конфигурации поверхности разъёма штампа КШ КШ Плоская ...........…………....... П Симметрично изогнутая ...…. ИС Несимметрично изогнутая .... ИН В данной работе предусматривается плоская поверхность – П. 2.2.3.6 Исходный индекс ИИ является интегральной конструктивной характеристикой поковки, в обобщённом виде учитывающей совокупность установленных ранее показателей: индекс массы ИМ, группу стали М, степень сложности С и класс точности Т. Исходный индекс ИИ используется для последующего установления основных припусков на механическую обработку поковки, а также допусков и допускаемых отклонений её линейных размеров. Практика показала, что номографический метод определения исходного индекса, предусмотренный стандартом /4/, является неудобным, нередко приводит к ошибкам исполнителя и сдерживает переход к компьютеризации процесса проектирования поковки. В связи с этим рекомендуется вычислять ИИ по формуле, представляющей полином И И = И М + М + С + 2(Т − 2), (8) где ИИ – исходный индекс, изменяющийся в пределах натуральных чисел от 1 до 23 включительно; ИМ – индекс массы, изменяющийся в пределах натуральных чисел от 1 до 10 включительно в соответствии с таблицей 3; М – группа стали, принимающая значения 1, 2 или 3 в зависимости от марки её согласно п.2.2.3.2; С – степень сложности, принимающая значения 1,2,3 или 4 согласно таблице 4; Т – класс точности, изменяющийся в пределах натуральных чисел от 1 до 5 включительно согласно п.2.2.3.1. При изложении технических требований под графическим изображением спроектированной поковки в карте эскизов (КЭ) рекомендуется указывать показатели конструктивных характеристик в следующей последовательности: Т – М – ИМ – С – К Ш – И И . Пример условного обозначения конструктивных характеристик штампованной поковки 2-го класса точности, группы стали М2, индекса массы ИМ=1 (масса поковки М П ≤ 0,5кг ), 2-й степени сложности, с плоской (П) конфигурацией поверхности разъёма штампа и исходным индексом ИИ = 5: Штампованная поковка Т2 – М2 – ИМ1 – С2 – П – ИИ5 ГОСТ 7505-89.

2.2.4 Установление припусков на механическую обработку Припуск – слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. 13

Различают суммарный, основной и дополнительный припуски на механическую обработку. Суммарный односторонний (на сторону) припуск включает в себя основной и дополнительные припуски. Основной припуск (на сторону) устанавливают по таблице 5 в зависимости от исходного индекса, линейных размеров и параметра шероховатости поверхности детали. Дополнительные припуски, учитывающие смещение поковки по поверхности разъёма штампа или отклонение от плоскостности, устанавливают по таблицам 6 и 7 в зависимости от индекса массы поковки (см. таблицу 3), класса точности и наибольшего диаметра поковки. Для установления суммарного припуска (на сторону) применяют следующие соотношения: - при обработке поверхностей вращения (цилиндрических) Z DΣi = Z Di + Z C ; Z d∑ = Z di + Z С ; (9) i

-

при обработке плоских поверхностей Z H∑ = Z H + Z о.п ; Z h∑ = Z hi + Z о.п

(10)

i

где Z D∑ , Z d∑ , Z H∑ , Z h∑ − суммарные припуски (на сторону) на обработку i

i

i

элементов с размерами, мм; Z Di , Z di , Z H , Z hi − основные припуски (на сторону) на обработку тех же элементов, мм; – дополнительные припуски, мм, учитывающие соответственно смещение и отклонение от плоскостности.

Z C , Z о&п

2.2.5 Расчёт номинальных линейных размеров поковки и установление минимальной величины радиусов закругления наружных углов Расчётные формулы для определения номинальных линейных размеров: - наружных цилиндрических поверхностей поковки Di = Di + 2 Z DΣ ; (11) - внутренних цилиндрических поверхностей поковки d i = d i − 2 Z dΣ ; (12) - противолежащих плоских поверхностей поковки Σ Σ ∑ ∑ H n = H + 2Z H∑ ; h1n = h1 + Z h1 + Z H ; h2n = h2 + Z H − Z h , (13) n

n

i

i

2

где Din , d in , H n , hin

– соответствующие размеры поковки, мм;

Di , d i , H , hi

– размеры детали по её чертежу, мм;

Z D∑ , Z d∑ , Z H∑ , Z h∑ – суммарные односторонние (на сторону) припуски, мм. i

14

i

i

Таблица 5 – Основные припуски на механическую обработку (на сторону) /4/ В миллиметрах Исходный индекс ИИ

Высотные размеры Н, h1 детали До 25 включительно

Св. 25 до 40 включ.

Св. 40 до 63 включ.

Св. 63 до 100 включ.

Диаметр D1 , D2 , d1 , d 2 и глубина h2

1 2 3 4 5

До 40 Св. 40 Св. 100 Св. 160 включительно до 100 включ. до 160 включ. до 250 включ. Параметр шероховатости Ra , мкм, по чертежу детали: а – от 12,5 до 100 включ., б – от 1,6 до 10 включ., в – до 1,25 а б в а б в а б в а б в 0,4 0,6 0,7 0,4 0,6 0,7 0,5 0,6 0,7 0,6 0,8 0,9 0,4 0,6 0,7 0,5 0,6 0,7 0,6 0,8 0,9 0,6 0,8 0,9 0,5 0,6 0,7 0,6 0,8 0,9 0,6 0,8 0,9 0,7 0,9 1,0 0,6 0,8 0,9 0,6 0,8 0,9 0,7 0,9 1,0 0,8 1,0 1,1 0,6 0,8 0,9 0,7 0,9 1,0 0,8 1,0 1,1 0,9 1,1 1,2

6 7 8 9 10

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

0,9 1,0 1,1 1,3 1,4

1,0 1,1 1,2 1,4 1,5

0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

1,0 1,1 1,3 1,4 1,5

1,1 1,2 1,4 1,5 1,6

0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

1,1 1,3 1,4 1,5 1,6

1,2 1,4 1,5 1,6 1,8

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

1,4 1,5 1,6 1,8 1,9

11 12 13 14 15

1,2 1,3 1,4 1,5 1,7

1,5 1,6 1,7 1,8 2,0

1,6 1,8 1,9 2,0 2,2

1,3 1,4 1,5 1,7 1,9

1,6 1,7 1,8 2,0 2,3

1,8 1,9 2,0 2,2 2,5

1,4 1,5 1,7 1,9 2,0

1,7 1,8 2,0 2,3 2,5

1,9 2,0 2,2 2,5 2,7

1,5 1,7 1,9 2,0 2,2

1,8 2,0 2,3 2,5 2,7

2,0 2,2 2,5 2,7 3,0

16 17 18 19 20

1,9 2,0 2,2 2,4 2,6

2,3 2,5 2,7 3,0 3,2

2,5 2,7 3,0 3,3 3,5

2,0 2,2 2,4 2,6 2,8

2,5 2,7 3,0 3,2 3,5

2,7 3,0 3,3 3,5 3,8

2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

2,7 3,0 3,2 3,5 3,8

3,0 3,3 3,5 3,8 4,1

2,4 2,6 2,8 3,0 3,4

3,0 3,2 3,5 3,8 4,3

3,3 3,5 3,8 4,1 4,7

21 22 23

2,8 3,5 3,8 3,0 3,8 4,1 3,4 4,3 4,7 3,7 4,7 5,1 3,0 3,8 4,1 3,4 4,3 4,7 3,7 4,7 5,1 4,1 5,1 5,6 3,4 4,3 4,7 3,7 4,7 5,1 4,1 5,1 5,6 4,5 5,7 6,2 П р и м е ч а н и е – Таблица, приведённая выше, имеет продолжение на следующей странице для высотных размеров, превышающих 100 мм, и для диаметра и глубины, превышающих 250 мм.

15

Исходный индекс ИИ

Продолжение таблицы 5

1 2 3 4 5

В миллиметрах

Высотные размеры Н, h1 детали Св. 100 Св. 160 Св. 250 –– до 160 включ. до 250 включ. Диаметр D1 , D2 , d1 , d 2 и глубина h2 Св. 250 Св. 400 Св. 630 Св. 1000 до 400 включ. до 630 включ. до 1000 включ. до 1600 включ. Параметр шероховатости Ra , мкм, по чертежу детали: а – от 12,5 до 100 включ.; б – от 1,6 до 10 включ.; в – до 1,25 а 6 в а 6 в а 6 в а 6 в 0,6 0,8 0,9 – – – – – – – – – 0,7 0,9 1,0 0,8 1,0 1,1 – – – – – – 0,8 1,0 1,1 0,9 1,1 1,2 1,0 1,3 1,4 – – – 0,9 1,1 1,2 1,0 1,3 1,4 1,1 1,4 1,5 – – – 1,0 1,3 1,4 1,1 1,4 1,5 1,2 1,5 1,6 1,3 1,6 1,8

6 7 8 9 10

1,8 1,2 1,3 1,4 1,5

1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

1,5 1,6 1,8 1,9 2,0

1,2 1,3 1,4 1,5 1,7

1,5 1,6 1,7 1,8 2,0

1,6 1,8 1,9 2,0 2,2

1,3 1,4 1,5 1,7 1,9

1,6 1,7 1,8 2,0 2,3

1,8 1,9 2,0 2,2 2,5

1,4 1,5 1,7 1,9 2,0

1,7 1,8 2,0 2,3 2,5

1,9 2,0 2,2 2,5 2,7

11 12 13 14 15

1,7 1,9 2,0 2,2 2,4

2,0 2,3 2,5 2,7 3,0

2,2 2,5 2,7 3,0 3,3

1,9 2,0 2,2 2,4 2,6

2,3 2,5 2,7 3,0 3,2

2,5 2,7 3,0 3,3 3,5

2,0 2,2 2,4 2,6 2,8

2,5 2,7 3,0 3,2 3,5

2,7 3,0 3,3 3,5 3,8

2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

2,7 3,0 3,2 3,5 3,8

3,0 3,3 3,5 3,8 4,I

16 17 18 19 20

2,6 2,8 3,0 3,4 3,7

3,2 3,5 3,8 4,3 4,7

3,5 3,8 4,1 4,7 5,1

2,8 3,0 3,4 3,7 4,1

3,5 3,8 4,3 4,7 5,1

3,8 4,1 4,7 5,1 5,6

3,0 3,4 3,7 4,1 4,5

3,8 4,3 4,7 5,1 5,7

4,1 4,7 5,1 5,6 6,2

3,4 3,7 4,1 4,5 4,9

4,3 4,7 5,1 5,7 6,2

4,7 5,1 5,6 6,2 6,8

21 22 23

4,1 4,5 4,9

5,1 5,7 6,2

5,6 6,2 6,8

4,5 4,9 5,4

5,7 6,2 6,8

6,2 6,8 7,5

4,9 5,4 5,8

6,2 6,8 7,4

6,8 7,5 8,1

5,4 5,8 6,2

6,8 7,4 7,9

7,5 8,1 8,7

Разрешается округлять номинальные линейные размеры поковки с точностью до 0,5 мм. Радиус закругления в сечении выпуклого участка поверхности поковки представляет собой радиус закругления наружного угла RH (рисунок 5). Центр закругления в этом случае находится в теле поковки. В отличие от RH радиус закругления внутреннего угла RВ, т.е. радиус закругления в сечении вогнутого участка поверхности поковки имеет центр закругления вне тела поковки (см. рисунок 5). 16

Таблица 6 – Дополнительные припуски (на сторону) ZC, учитывая смещение по поверхности разъёма штампов В миллиметрах ИМ

Припуски для классов точности Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

1 2 3 4 5

ИМ

Припуски для классов точности Т1

Т2

0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 6 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 7 0,3 0,3 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 8 0,3 0,4 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 9 03 0,5 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 10 0,4 0,6 П р и м е ч а н и е – В таблице приведены припуски нения штампов с плоской (П) поверхностью разъёма. Для той поверхностью – см. таблицу 4 ГОСТ 7505-89 /4/.

Т3

Т4

Т5

0,3 0,3 0,4 0,3 0,4 0,5 0,4 0,5 0,6 0,5 0,6 0,7 0,6 0,7 0,9 для случая примештампов с изогну-

Таблица 7 – Дополнительные припуски Z о.п (на сторону), учитывающие отклонение от плоскостности /4/ Размер нормируемого участка

Т1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4

В миллиметрах Припуски для классов точности Т2 ТЗ Т4 Т5 0,2 0,2 0,3 0,4 0,2 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0.6 0,4 0,5 0,6 0,8 0,5 0,6 0,8 1,0

До 100 включ. Св. 100 “ 160 “ 160 “ 250 “ 250 “ 400 “ 400 “ 630 “ Примечания 1 За размер нормируемого участка следует принимать соответственно Н или D1 по чертежу детали. 2 Припуски для размеров нормируемого участка св. 630 приведены в таблице 5 ГОСТ 7505-89 /4/. Минимальную величину радиуса закругления RH наружного угла поковки в зависимости от её массы и глубины полости ручья штампа устанавливают по таблице 8. Установленные радиусы закругления должны быть согласованы с припусками. Величину радиуса закругления RВ внутренних углов устанавливают приблизительно в три раза больше соответствующего радиуса закругления RH наружных углов. 17

а) б) а – поковка, полученная штамповкой в открытом штампе; б – то же, в закрытом штампе; RH и RВ – радиусы закругления соответственно наружных и внутренних углов; высотные размеры поковки, определяющие глубину полости соответствующего ручья штампа (расстояние между участком закругления угла и плоскостью разъёма штампа) Рисунок 5 – К определению радиуса закругления угла и глубины полости ручья штампа Таблица 8 – Минимальная величина радиуса закругления RH /4/ Размеры в миллиметрах Минимальная величина RH при глубине полости ручья штампа Масса поковки, кг до 10 св.10 до 25 св.25 до 50 св.50 включ. включ. включ. Св. 1,0 “ 6,3 “ 16,0 “ 40,0 “ 100,0

До 1,0 включ. “ 6,3 “ “ 16,0 “ “ 40,0 “ “ 100,0 “ “ 250,0 “

1,0 1,6 2,0 2,5 3,0 4,0

1,6 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0

2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0

3,0 3,6 4,0 5,0 7,0 8,0

2.2.6 Установление кузнечных напусков Кузнечный напуск представляет собой дополнительный объём (слой) металла на обрабатываемых или на необрабатываемых частях поверхности поков18

ки, предусматриваемый для упрощения её формы в целях оптимизации процесса штамповки. К кузнечным напускам в стандарте /4/ отнесены объёмы, определяемые штамповочными уклонами, углублениями, радиусами закругления внутренних углов, перемычками несквозных полостей, остатками облоя и пробитых перемычек, а также поднутрениями и полостями, не выполняемыми при штамповке. Кроме того, у ответственных поковок предусматривают напуски на пробы для контрольных механических испытаний вырезанных из них образцов. 2.2.6.1 Штамповочные уклоны необходимы для облегчения удаления поковки из ручья штампа. При изготовлении поковок на молотах и прессах штамповочные уклоны назначают по всем поверхностям поковки, параллельным направлению движения бабы молота или ползуна пресса, а при высадке поковок на горизонтальноковочных машинах (ГКМ) – по всем замкнутым штампом поверхностям ступенчатых поковок, перпендикулярным направлению движения высадочного ползуна, а также по поверхностям выступов, углублений и сквозных отверстий, расположенным параллельно движению пуансона. Величина штамповочных уклонов α (на наружной) и β (на внутренней) поверхностях поковки должна быть не более: Оборудование

α

β

Штамповочные молоты, прессы без выталкивателей ….. 7° 10° Прессы с выталкивателями или ГКМ ……….................... 5° 7° Автоматы горячештамповочные …………........................ 1° 2° ГКМ (только для поверхностей отверстий) ..………........ – 3° Штамповочные молоты или прессы без выталкивателей (только для случая изготовления поковок, имеющих элементы в виде ребра, выступа, реборды с отношением их высоты к ширине более 2,5) …………………....…..... 10° 12° Допустимые значения отклонений от указанных выше величин штамповочных уклонов не должна быть более ± 0,25 (25 %). При охлаждении поковка ввиду тепловой усадки охватывает выступы ручья штампа, что затрудняет удаление поковки. В связи с этим штамповочные уклоны на внутренней поверхности должны быть больше, чем на наружной.

19

3 Порядок выполнения работы В соответствии с заданным вариантом (см. рисунок 1 и таблицу 2) по чертежу готовой детали спроектируйте штампованную поковку, разработайте и выполните графический документ на спроектированную поковку (см. рисунок ) и заполните карту проектирования по форме, предусмотренной таблицей . При выполнении работы руководствуйтесь алгоритмом проектирования в соответствии с рисунком 5. 1

Анализ чертежа детали с точки зрения технологичности её конструкции (см. 2.2.1)

2

Выбор способов нагрева и штамповки, типа нагревательного и штамповочного оборудования, места и конфигурации поверхности разъёма штампа (см. 2.2.2)

3

Установление конструктивных характеристик поковки согласно ГОСТ 7505-89 (см. 2.2.3)

4 Установление припусков на механическую обработку (см. 2.2.4) 5 Расчёт номинальных линейных размеров поковки и установление минимальной величины радиусов закругления наружных углов (см. 2.2.5) 6

Установление кузнечных напусков (см. 2.2.6)

7 Расчет номинальной массы поковки (см. 2.2.7)

9

10

11

Произошло ли изменение установленных значений степени сложности поковки и исходного индекса? (см. 2.2.8)

Да

Нет

8

Расчёт массы и размеров исходной заготовки (прутка), коэффициента использования металла (см. 2.2.9) Формулирование технических требований на изготовление и приемку поковки (см. 2.2.10) Разработка и оформление графического документа на поковку (см. 2.2.11)

Рисунок 5 – Алгоритм проектирования штампованной поковки

20

4 Содержание отчёта а) тема и цель работы; б) чертёж заданной детали (см. рисунок 1); в) графический документ на спроектированную штампованную поковку; г) карта проектирования; д) список использованных источников.

5 Контрольные вопросы 5.1 Перечислите основные требования, которым должна удовлетворять технологичная конструкция штампованной заготовки. 5.2 Какие материалы применяют для изготовления штампованных поковок? 5.3 Расскажите о последовательности проектирования штампованной заготовки. 5.4 В чем разница между припуском и допуском на размеры поковки? 5.5 Почему допуски на внешние размеры поковки и на размеры отверстия назначают с разными знаками? 5.6 Какие элементы поковок относят к напускам? 5.7 Каково назначение штамповочных уклонов? 5.8 Чем отличается штамповка с облоем от безоблойной штамповки? 5.9 В каких случаях следует пробивать отверстия в перемычке поковки? 5.10 Какие преимущества и недостатки имеет штамповка на молоте? 5.11 Что такое коэффициент использования металла и каким образом можно его повысить?

21

Список использованных источников 1 Справочное руководство по черчению /В.Н. Богданов, И.Ф. Малежик, А.П. Верхола и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 864 с. 2 ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 16 с. 3 Вербицкий Е.И., Добровольский И.Г. Курсовое проектирование по горячей штамповке. – Минск, Вышэйшая школа, 1978. – 208 с. 4 ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 53 с. 5 Бойцов В.В., Трофимов И.Д. Горячая объемная штамповка.– М.: Высшая школа, 1988. – 264 с. 6 Афонькин М.Г., Магницкая М.В. Производство заготовок в машиностроении. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. – 256 с. 7 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. T.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с. 8 ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц. – М.: Изд-во стандартов, 1991. – 5 с. 9 ГОСТ 3.1126-88 ЕСТД. Правила выполнения графических документов на поковки. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 4 с. 10 ГОСТ 3.1128-93 ЕСТД. Общие правила выполнения графических технологических документов. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 28 с.

22