Определение массы, размеров и вида исходной заготовки

Исходные данные

Для изготовления вала используется Сталь 25 - конструкционная, углеродистая, качественная, с содержанием углерода 0,25%.

Определение припусков и разработка чертежа поковки

Основные припуски d и предельные отклонения ±D/2 для поковок, получаемых ковкой на молотах по ГОСТ 7829-70, следует назначать в соответствии с рисунком 11 и следующими требованиями:

- припуски d и предельные отклонения ±D/2 на диаметральные размеры назначают в зависимости от общей длины детали L;

- припуск d на общую длину детали принимают равным 2,5 припускам на диаметр наибольшего сечения;

- предельные отклонения ±D/2 на общую длину детали принимают равным 2,5 отклонениям на диаметр наибольшего сечения;

- припуски на длину уступов и выступов принимают кратными припуску на диаметр наибольшего сечения. При этом длину уступов и выемок на чертеже поковки указывают от единой базовой поверхности;

- за базовую поверхность принимают торец выступа наибольшего сечения поковки, не являющийся торцом поковки;

- предельные отклонения ±D/2 на длину уступов и выступов принимают равными 1,5 отклонениям диаметра наибольшего сечения

Назначив припуски и предельные отклонения, определив размеры поковки, проверяют выполнимость ее элементов: уступов и выемок. Уступ поковки считается невыполнимым, если выполняется одно из следующих условий:

- значение высоты уступа менее 4 мм;

- значение длины уступа менее 40 мм.

Выемка считается невыполнимой, если выполняется следующее, условие:

- значение длины выемки менee 100 мм

Если элемент поковки определен как невыполнимый, его доводят, до выполнимого размера за счет напуска стороны любого из торцов из условия, чтобы объем напуска был минимальным.

Таблица 1. Определение диаметральных размеров поковки (согласно ГОСТ 7829-70)

Диаметр детали D, мм	Припуски и предельные отклонения (d±D/2), мм	Размеры поковки, мм
Æ96 (на большей длине 700-220-200=280 мм)	9±3	Æ105±3
Æ146 (на длине 200 мм)	9±3	Æ155±3

Таблица 2. Определение линейных размеров поковки

Номинальные размеры детали, мм	Припуски и предельные отклонения (d±D/2), мм	Размеры поковки, мм
	(+0,75×9+0,75×9)±(2,0×3)	213,5±6
	(+1,25×9-0,75×9)±(1,5×3)	224,5±4,5
	(1,25×9+1,25×9)±(2,5×3)	722,5±7,5

Рассматриваемая поковка содержит:

- два уступа высотой: первый и длинной 224,5 мм; второй и длинной 722,5-224,5-213,5=284,5 мм

Окончательные размеры поковки вала с назначенными припусками и напусками приведены на рисунке.

Определение массы, размеров и вида исходной заготовки

1. Определяем объём поковки V_noK, см³, по формуле
0,785(10,5² • 22,45 + 15,5² • 21,35 + 10,5² • (72,25 - (21,35 + 22,45)))=8431,73(см³)

2. Массу исходной заготовки определяют как сумму масс и технологических отходов. Виды технологических отходов зависят от применяемого технологического процесса и используемой заготовки. В общем случае технологические отходы включают: отходы на угар, образующиеся в результате образования окалины при нагреве исходной заготовки; отходы прибыльной и донной части при ковке заготовки из слитка; Отходы на выдру при ковке пустотелых заготовок; концевые отходы. Определяющими факторами при выборе вида исходной заготовки служат масса поковки и марка материала. Если масса поковки не превышает 200 кг, то в качестве исходной заготовки принимают прокат. При массе поковки от 200 кг до 800 кг возможно применение проката и слитков. При массе поковки более 800 кг применяют слитки.

Определяем массу поковки G_пок, кг, по формуле
G_пок =1× 10^-3 ×V_пок×r =1×10^-3 × 8431,73 × 7,85 » 66,2(кг).

Массапоковки не превышает 200 кг, значит, в качестве исходной заготовки применяем прокат.

3. Определяем длину левого концевого отхода по формуле
L, = 0,35 D₁ +1,5 = 0,35 • 10,5 +1,5 = 5,2 (см).

4. Определяем длину правого концевого отхода по формуле
L₃ = 0.35 D₃ +1,5 = 0,35 • 10,5 +1,5 = 5,2(см).

5. Определяем массу концевых отходов G_отх, кг, по формуле
0,0061• (10,5² • 3,95 + 10,5² • 3,95) » 5,31(кг)

6. Определяем массу исходной заготовки G_заг, кг, с учётом потери 6,0% массы на
угар по формуле
» 70,75(кг)
Основной формообразующей операцией при получении поковок рассматриваемого класса является протяжка. Она заключается в уменьшении площади поперечного сечения заготовки при увеличении её длины.

7. Определяем максимальное поперечное сечение поковки F_max, см², по формуле
»188,6 (см²)

8. Определяем площадь поперечного сечения F'_заг, см², исходной заготовки
F'_заг = у×Fmax = 1.4×188,6 = 264,04(см²),
где у - степень уковки (у = 1,3...1,5 при получении поковки из проката). Степень уковки является технологическим показателем процесса ковки. Чем выше значение степени уковки, тем лучше прокован металл, тем выше его механические свойства.
Полученное значение площади поперечного сечения исходной заготовки уточняют, выбирая по ГОСТ380-88 "Сталь горячекатанная круглая" (табл. Д.2) ближайшее большее значение из стандартных значений площади поперечного сечения проката.
По ГОСТ 2590-88 сталь горячекатаная круглая уточняем значение площади поперечного сечения: 283,53 см² при Æ190 мм - уточнённое значение.

9. Определяем объём исходной заготовки V_заг, см³, по формуле

10. Определяем длину исходной заготовки L_заг см, по формуле

В результате приведенного расчёта в качестве исходной заготовки для поковки вала
выбран прокат круглого сечения из Стали 20 диаметром Dзаг = 190 мм, длиной Lзаг = 318 мм и площадью поперечного сечения Fзаг = 103,87 см².

Определение технико-экономических показателей разработанной поковки
Показателями процесса ковки, характеризующими его эффективность, являются коэффициент использования металла и коэффициент весовой точности. Для этого:

1. Определяем массу детали Gдет, кг, по формуле
.
0,0061(9,6²×22+14,6²×20+9,6²×(70-22-20))»54,11 кг

2. Определяем коэффициент использования металла К_им по формуле

3. Определяем коэффициент весовой точности К_вт по формуле

Коэффициенты использования металла и весовой точности могут быть использованы для сравнения эффективности альтернативных технологических процессов получения заготовки. Чем выше значения этих коэффициентов, тем выше экономическая эффективность разработанного технологического процесса получения заготовки.