Пример расчета размеров заготовки под поковку для втулки

В разделе 4 был рассмотрен пример проектирования поковки для детали типа “втулка”. Объем поковки составляет 1154 см3. Для определения объема исходной заготовки по формуле (12) необходимо рассчитать материал, идущий на отходы в виде угара, облоя, перемычки и клещевины.

Отход на угар определяем по формуле (13), приняв Куг = 0,5, как для cлучая безокислительного нагрева:

Vуг = (0,5∙1154)/100 = 5,75 см3.

Для расчета отхода на облой определяем:

1) площадь поковки в плане

Sпп=π R2= 3,14∙7,22 = 163 см2;

2) по формуле (15) вычисляем толщину облоя Пример расчета размеров заготовки под поковку для втулки - student2.ru ;

3) по формуле (14) вычисляем площадь поперечного сечения мостика облойной канавки, определив по табл. 9 ширину мостика b0 = 9 мм и зная h0: Fм = 0,2 ∙ 0,9 = 0,18 см2;

4) по формуле (17) вычисляем площадь облоя, выбрав коэффициент заполнения для несложной поковки (группы С1) z = 1,5: Fоб = 1,5∙ 0,18 = 0,27 см2;

5) рассчитаем периметр поковки П по ее наружному диаметру (144 мм): П = π D = 3,14∙14,4 = 45,2 см.

Объем облоя, рассчитанный по формуле (18) по известным площади облоя Fоб и периметру П составит: Vоб = 0,27∙45,2 = 12,2 см3.

Вычислим отход на прошиваемую перемычку (выдру) при диаметре прошиваемого отверстия dотв = 12,5 мм и толщине перемычки s =5 мм: Vпер = π 0,6252 ∙ 0,5 = 0,6 см3.

Для поковок, получаемых деформированием в торец, клещевина отсутствует, т. е. Vкл = 0.

Объем исходной прутковой заготовки Vисх вычисляем по формуле (12): Vисх=1154+5,75+12,2+0,6= 1172,6 см3.

Диаметр исходной заготовки определяем по формуле (22). Для этого коэффициент устойчивости выбираем (см. формулу 21) К= 2.

Пример расчета размеров заготовки под поковку для втулки - student2.ru

По ГОСТ 2590-88 ближайшее большее значение диаметра прутка составляет 85 мм (см. п. 2.2, с. 8). Для данного диаметра сечение прутка составляет S = 56,7 см2.

Длина исходной заготовки определяется как отношение объема поковки на ее сечение: L ис. заг. =1172/56,7 = 206 мм.

Проверяем величину коэффициента устойчивости: К=Нзаг/Dзаг= 206/85 = = 2,43, что соответствует рекомендациям для штамповки на КГШП.

Порядок выполнения работы

1. Изучить чертеж детали, выданный для проектирования заготовки. Выявить возможные ошибки и исправить. Оценить технологичность. При необходимости упростить конфигурацию с целью возможности получения заготовки штамповкой.

2. Выбрать и обосновать способ штамповки.

3. Выбрать вид заготовки (отливка, пруток), вычислить массу поковки (если она не задана на чертеже детали), назначить плоскость разъема, припуски и допуски на обрабатываемые поверхности, уклоны и радиусы закруглений.

4. Выполнить чертеж (эскиз) поковки.

5. Составить отчет с приведением расчетов и обоснованием принятых значений припусков, радиусов закруглений и др.

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Основные положения и расчеты по выбору конструктивных элементов поковки.

3. Чертеж (эскиз) поковки с техническими требованиями.

4. Расчет размеров и массы исходной заготовки.

8. Контрольные вопросы

1. Какие методы штамповки стальных заготовок Вы знаете?

2. Перечислите достоинства и недостатки поковок перед отливками.

3. При каких условиях возможно получение сквозного отверстия при объемной штамповке?

4. Какие требования следует учитывать при выборе плоскости разъема?

5. Какие факторы влияют на величину припусков, допусков на обрабатываемые поверхности поковок и как они назначаются?

6. Каким образом назначаются штамповочные уклоны, радиусы закруглений?

7. От чего зависит выбор формы наметок и перемычек?

8. Изложите правила оформления чертежа поковки.

9. Какие технические требования следует указать на чертеже поковки?

Cписок литературы

1. Афонькин М. Г., Магницкая М. В. Производство заготовок в машиностроении. – Л., Машиностроение, 1987. – 255 с.

2. Бабук В. В, Шкред В. А., Кривко Г. П. и др. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении. – Минск: Вышейшая школа, 1987. – 255 с.

3. Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. /Ред. Совет: Е. И. Семенов (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка /Под ред. Е. И. Семенова. 1985. – 568 с.

4. Машиностроение. Энциклопедия. /Ред. Совет: К. В. Фролов (пред.) и др. – М.: Машиностроение. Технологии заготовительных производств. Т. III – 2. /И. Л. Акаро, Р. А. Андриевский, А. Ф. Аржанов и др.; Под общ. ред. В. Ф. Мануйлова.–1996. – 736 с.

5. Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. /Ред. Совет: Е. И. Семенов (пред.) и др./ Т. 2. Горячая штамповка – М.: Машиностроение, 1986. – 592 с.

6. Швецов В. Д. Проектирование и производство заготовок. Опорно-сигнальный развернутый курс: Учебное пособие /НГТУ. – Нижний Новгород, 1993. - 207 с.

7. Лукин Л. Л. Выбор способа горячей объемной штамповки и проектирование поковок: Методическое и справочное пособие к выполнению практических занятий. Изд-во ИжГТУ. – Ижевск, 1997. – 72 с.

8. ГОСТ 8479 – 70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия. – М.: Изд. Стандартов, 1989. – 16 c.

9. Машиностроение. Энциклопедия /Ред. Совет: К. В. Фролов (пред) и др. – М.: Машиностроение. Стали. Чугуны. Т. II–2 /Г. Г. Мухин, А. И. Беляков, Н. Н. Александрова и др.; Под общ. ред. О. А. Банных и Н. Н. Александрова. – 2001. – 784 с.

10 . Технологичность конструкции изделий: Справочник /Т. К. Алферов и др. Под ред. Ю. М. Амирова. – М.: Машиностроение, 1985. – 368 с.

11. ГОСТ 3.1126 – 88. Правила выполнения графических документов на поковки. – М.: Изд. стандартов, 1993. – 4 с.

12. Руденко П. А., Харламов Ю. А., Плескач В. М. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учеб. Пособие. – Киев: ВЫЩА шк., 1991. – 247 с.

Приложение 1

Сравнительная характеристика различных способов ГОШ

№ п/п Способ штамповки (по типу оборуд.) Вид штам-повки Скорость деформа-ции, м/с Технологические возможности и область применения
материал поковок масса поковки, кг квали- тет точ-ности, IТСР шерохо-ватость, мкм a/b, град.   Кимср тип произ-вод- ства Конфигурация поковок и наименование типовых деталей
Штамповка на паровоздушных и прочих молотах Отк 6…8 Любые деформируе-мые 0,1..250 15-17 £ 320 5 - 7 7-10 0,5 СС КС М   Любой конфигурации и сложности (рычаги, переключатели, колеса)  
Штамповка на КГШП Зак Отк 0,6…0,8 То же 0,1..500 14-16 £ 160 1-3 3-5 0,65 М КС СС
Штамповка на ГКМ Зак Отк 0,3…1,5 То же 0,2..100 13-17 £ 160 0-1,5 3 - 5 0,6 М КС, СС, МС Осесимметричные сред-ней сложности (стержни, втулки, кольца, валы.)
Штамповка на винтовых прессах Зак Отк 3…4 1…2   Стали и спла-вы трудно-деформируе-мые, мало-пластичные   £ 40 14-15 £ 160 1-3 3-5 0,65 МС СС КС Мелкие средней сложности, высокие с тонкими ребрами, стержни любой конф.
Штамповка на гидравлических прессах Зак Отк 0,15… 0,20 £ 2000 13-15 £ 160 0,5-2 1-3 0,70 МС СС КС Любой конфиг., крупные (с площадью проекции до 2,5м2), в т.ч. типа панелей
Штамповка на высокоскорост. молотах (ВСШ) Зак Отк 12…40 Высоколегир. стали, Al, Mg и Ti сплав 0,05..12 12-14 £ 80 0-1 1-3 0,72 КС СС Средней сложности типа фланцев, втулок, звез-дочек, крыльчаток и т. п.
Штамповка жидкого металла (ШЖМ) Зак 0,0015…0,004 Сплавы цветных металлов 0,02..20 12-13 £ 40 0-0,5 0-3 0,78 СС МС КС Средней сложности тонкостенные с полостями, ребрами, отростками
                         

Примечания: 1. Вид штамповки: Отк – открытая, Зак – закрытая 2. a – штамповочный уклон наружных углов, b – то же, внутренних углов; 3. Скорость деформации – скорость движения падающих частей молота или ползуна пресса.



Приложение 2

Стали, применяемые для кованых и штампованных изделий

Марка стали Рекомен-дуемый интервал ковки, °С Сопротивление горячей пласти-ческой дефор-мации, МПа Примерное назначение
Ст3, Ст4, Ст5 1280-800 50-70 Детали неответственного назначения, работающие при умеренных нагрузках
Сталь 15, 20 1250-800 50-80 Цементуемые детали – валики, рычаги, винты; детали повышенной вязкости – оси, валы, цилиндры воздушные, станицы
25, 30, 35 1250-800 70-100 Малонагруженные валы, оси, соединительные муфты, тяги, винты, рычаги, крепёжные изделия, цилиндры
40, 45 1200-800 80-110 Приводные и коленчатые валы, диски, фланцы, шестерни, шпиндели
50, 55, 50Г 1180-800 90-120 Шестерни, штоки, прокатные валки, колёса, эксцентрики
60, 65, 60Г, 65Г 1180-800 100-150 Бандажи, прокатные валки, эксцентрики, колёса, пружинки
15Х, 20Х, 18ХГТ, 20ХГР 1200-800 60-90 Цементуемые детали – валики, шестерни, пальцы небольших размеров
30Х, 35Х, 38Х, 40Х, 45Х, 50Х 1180-830 70-120 Оси, балансиры, шестерни, кулаки, рычаги, коленчатые валы, ключи гаечные, шестерни, поворотные кулаки
15ХГНТА, 20ХГНР 1200-900 60-90 Детали высокой прочности повышенной вязкости: шестерни, поршневые пальцы, ролики, распределительные валики
35ХГ2, 30ХГСА, 40ХГ, 38ХГН 1220-870 80-95 Детали средних размеров, испытывающие значительные нагрузки
30ХМА, 35ХМ, 38ХВА 1220-880 90-110 Валы, роторы, диски и другие детали турбин, шестерни, трансмиссионные валы, работающие при температуре до 450-480 С.
40ХН, 30ХН2МА, 45ХН, 34ХН1М 1200-870 95-120 Крупные валы, шестерни, роторы, шатуны ответственного назначения
30ХН3А, 35ХНМА, 30ХН2МА, 38ХМ10А, 34ХНЗМ, 40ХНВА, 35ХНМ2Ф, 40ХНМ2МА, 30ХН2ВФА, 38ХН3ВФА 1180-900 120-180 Крупные детали турбин и компрессоров: валы роторы, диски наиболее ответственного назначения

Приложение 3

Категории прочности и механические свойства сталей [ГОСТ 8479 - 70]

Катего-рия прочно-сти Механические свойства (не менее) Рекомендуемые марки сталей
σ0,2, МПа σв, МПа   НВ δ5* ; ψ, % КСU, КДж/м2 Толщина поковки, мм
До 100 100-300 300-500 500-800
КП175 101-143 28; Ст3, 15, 20 Ст3, Ст5, 15, 20, 25 Ст5, 20, 25, 30 Ст5, 20, 25, 30, 35
КП195 111-156 26; Ст3, 15, 20 , 25 Ст5, 20, 25, 30 Ст5, 25, 30, 35 30, 35
КП215 123-167 24;53   20, 25, 30 25, 30, 35, 20Х 30, 35, 40 35,40, 45
КП245 143-179 22;48 25,30, 35, 40, 20Х 30, 35, 40, 45 35, 40, 45 35, 40, 45
КП275 156-197 20; 35, 45, 35Г2 40, 45, 35Г2 40, 45, 35ХМ 45, 35ХМ
КП315 167-207 17; 40, 45 45, 35ХМ 35ХМ 35ХМ
КП345 174-217 18; 30Х, 40Х 35Х, 40Х, 35ХМА 40Х, 35ХМА, 38ХГН 35ХМА, 40ХН
КП395 187-229 17; 30Х, 40Х 40Х, 35ХМА, 30ХГСА 45Х, 40ХН, 38ХГН 35ХНМА, 40ХН
КП440 197-235 16; 30Х, 40Х, 18ХГТ, 30ХГСА 40Х, 45Х, 40ХМ, 35ХМА 45Х, 38ХГН, 34ХН1М 38ХН2МА 34ХН1М
КП490 212-248 16; 40Х, 30ХГСА, 40ХН 30ХГСА, 40ХН 40ХН, 30Х1М, 30ХН2МА 35ХН1М, 38Х2Н2МА 38ХН2МА
КП540 223-262 15; 40Х, 38ХС, 40ХГСА, 40ХН 38ХГН, 30Х2Н2МА, 35ХНМА 34ХН1М, 38Х2МА, 40ХН2МА 34ХН3М, 38ХН3МА38ХН3МФА
КП590 235-277 14; 30ХГС, 38ХГН, 40ХН 34ХН1М, 35ХНМА, 38Х2Н2МА 34ХН1М, 35ХНМА, 38Х2Н2МА 34ХН3М 35ХН1М2Ф 38ХН3МФА
  КП640       248-293   13;     30ХГТ, 34ХН1М, 38Х2Н2М   38Х2Н2МА, 34ХНЗМ, 40ХН2МА   34ХНЗМ, 38Х2Н2МА, 40ХН2МА   34ХН3М, 35ХН1М2Ф 38ХН3МА
    КП685             262-311     13;         30ХГТ, 34ХН1М, 35ХНМА, 45ХНМФА     35ХНМА, 34ХН3М, 38ХНЗМ,     34ХН3М, 38ХН2М2А, 40ХН2МА     38ХН3МА 38ХН3МФА
    Продолжение приложения 3
КП735 277-321 13; 34ХН3М, 35ХНМА, 38Х2Н2МА 34ХН3М, 35ХНМА, 38ХН3МА 34ХНЗМА, 35ХН1М2Ф, 38ХН3МА   -
КП785 293-331 12; 34ХН3М, 38ХН2Н2МА 38ХН3МФА 38ХН3МА, 38ХН3МФА, 35ХН1М2Ф 36Х2Н2МФА, 38ХН3МА, 38ХН3МФА  
Примечания: 1. Категория прочности обозначается буквами КП и цифрой, указывающей предел текучести. 2. По согласованию между изготовителем и потребителем допускается определять вместо условного предела текучести (s0,2) физический предел текучести (sт) с соблюдением норм для (s0,2). 3. За толщину (диаметр) поковки принимают ее расчетное сечение под термическую обработку. 4. Марки стали и нормы механических свойств указаны при рекомендуемой термической обработке для углеродистых сталей — нормализация, для легированных — закалка и высокий отпуск. 5 *—нормы приведены для поковок толщиной до 100 мм. Для поковок большего сечения значения КСU будут ниже.
                       

Приложение 4

Группы поковок по видам испытаний

Группа поковок по видам испытаний   Виды испытаний Условия комплектования партии Сдаточные характеристики Количество поковок из партии, подлежащих испытанию
I Без испытаний Поковки одной или разных марок стали
II   Определение твердости Поковки одной марки стали, совместно прошедшие термическую обработку     Твердость   5 % от партии, но не менее 5 шт.
III Определение твердости Поковки одной марки стали, прошедшие тер-мическую обработку по одинаковому режиму То же 100 %
  IV 1. Испытание на растяжение   2.Определение ударной вязкости   3. Определение твердости   Поковки одной плавки стали, совместно про-шедшие термическую обработку Предел теку-чести. Относительное сужение. Ударная вязкость До 100 шт. –2 шт. св.100 шт. –1 %, но не менее 2 шт. (поковки с нижним и верхним пределами твердости)
100 %
V 1. Испытание на растяжение     2. Определение ударной вязкости     3. Определение твердости   Принимается индиви-дуально каждая поковка Предел текучести Относительное сужение. Ударная вязкость     100 %
Примечания: 1. Поковками, совместно прошедшими термическую обработку в проходных печах, считаются поковки, последовательно загружаемые в печь без разрыва. 2. Потребитель имеет право назначать иные сочетания сдаточных характеристик для поковок IV и V групп, вместо установленных табл. 8. 3. Разрешается определение твердости поковок V группы производить на образцах для механических испытаний.

Приложение 5

Параметры кузнечных стальных слитков [3, с. 55….59]

Масса, т   Основные размеры, мм   Основны е размеры , мм  
d1 d2 d3 d4 L l1 l2
1,2              
               
               
        Р85        
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
                   

Приложение 6

Признаки типов кузнечно-штамповочного производства

Годовой выпуск поковок, шт/год при массе Число типоразмеров поковок, приходящихся на ед. оборудования Тип произ-водства
мелких (до 1 кг) cредних (1до10 кг) тяжелых (10..до150кг)
< 2 500 < 10 000 < 1000 ≥ 13 МС
2500…25 000 10 000…50 000   6…12 СС
>250 000 >50 000 > 5 000 1…5 КС, М
МС- мелкосерийное; СС – среднесерийное; КС – крупносерийное; М - массовое

Приложение 7

Длины горизонтальных отрезков (мм), образуемых нормальными штамповочными уклонами

Высота фигуры, мм Штамповочные уклоны, …о
1,0 0,0175 0,0524 0,0875 0,1228 0,1763 0,2126 0,2679
1,5 0,02625 0,0785 0,13125 0,1842 0,2645 0,3189 0,4019
2,0 0,035 0,1048 0,175 0,2456 0,3526 0,4252 0,5358
2,5 0,04375 0,131 0,2188 0,307 0,4408 0,5315 0,6698
3,0 0,0525 0,1572 0,2625 0,3684 0,5289 0,6378 0,8037
3,5 0,06125 0,1834 0,3063 0,4298 0,6171 0,7441 0,9377
4,0 0,07 0,2096 0,350 0,4912 0,7052 0,8504 1,0716
4,5 0,07875 0,2358 0,3938 0,5526 0,7934 0,9567 1,2056
5,0 0,0875 0,262 0,4375 0,614 0,8815 1,063 1,3395
5,5 0,09625 0,2882 0,4813 0,6754 0,9697 1,1693 1,4735
0,105 0,3144 0,525 0,7368 1,0578 1,2756 1,6074
0,1225 0,3668 0,6125 0,8596 1,2341 1,4882 1,8753
0,14 0,4192 0,70 0,9824 1,4104 1,7008 2,1432
0,1575 0,4716 0,7875 1,1052 1,5867 1,9134 2,4111
0,175 0,524 0,875 1,228 1,763 2,126 2,679
0,21 0,6288 1,05 1,4736 2,1156 2,5512 3,2148
0,245 0,7336 1,225 1,7192 2,4682 2,9764 3,7506
0,28 0,8384 1,40 1,9648 2,8208 3,4016 4,2864
0,315 0,9432 1,575 2,2104 3,1734 3,8268 4,8222
0,35 1,048 1,75 2,456 3,526 4,252 5,358
0,4375 1,31 2,1875 3,07 4,4075 5,315 6,6975
0,525 1,572 2,625 3,684 5,289 6,378 8,037
0,6125 1,834 3,0625 4,298 6,1705 7,441 9,3765
0,7 2,096 3,5 4,912 7,052 8,504 10,716
0,7875 2,358 3,9375 5,526 7,9335 9,567 12,0555
0,875 2,62 4,375 6,14 8,815 10,63 13,395
0,9625 2,882 4,8125 6,754 9,6965 11,693 14,7345
1,05 3,144 5,25 7,368 10,578 12,756 16,074
1,375 3,406 5,6875 7,982 11,4595 13,819 17,4135
1,225 3,668 6,125 8,596 12,341 14,882 18,753
1,3125 3,93 6,5625 9,21 13,2225 15,945 20,0925
1,4 4,192 7,0 9,824 14,104 17,008 21,432
1,4875 4,454 7,4375 10,438 14,9855 18,071 22,7715
1,575 4,716 7,875 11,052 15,867 19,134 24,111
1,6625 4,978 8,3125 11,666 16,7485 20,197 25,4505
1,75 5,24 8,75 12,28 17,63 21,26 26,79

Схема проектирования поковок

№ п/п Этапы проектирования Что определяется Источник информации
Анализ технологичности кон-струкции детали. Выбор способа ГОШ Конструктивные изменения в чертеже детали Чертеж детали; ГОСТ 14.204 -73; 10, с. 188; п. 4.1; приложение 1
Установление категории проч-ности поковки, группы испы-таний, вид исходной заготовки, типа производства Категории проч-ности поковки, группы испыта-ний, вид исходной заготовки, тип производства Технические тре-бования чертежа детали, техничес-кое задание на поковку; прило-жения 2…6
Выбор положения и конфигурации плоскости разъема Положение пло-скости разъема на контуре детали на чертеже   П. 3.1.
Определение исходных класси-фикационных признаков (индек-сов) поковки и припусков Группа материала; степень сложности; класс точности; припуски П. 3.2
Назначение кузнечных напусков и проектирование наметок и перемычек и назначение допусков и размеров поковки Штамповочные уклоны, радиусы закругления, раз-меры наметок и перемычки, до-пуски на размеры   П. 3.3, 3.4, 3.5; приложение 7
Оформление чертежа поковки, пример проектирования поковки Правила выпол-нения чертежа; базы мехобработ-ки; составление тех. требований;   П. 3.6,4; Чертеж втулки  
Расчет размеров исходной заготовки для штампованной поковки, пример расчета заготовки под поковку втулки По объему поко-вки – объем ис-ходной заготовки; отходы; диаметр и длина исходной заготовки   П.5
     

Составители: ШАРИФЬЯНОВ Фаудат Шарифьянович

МАРКЕЛОВ Александр Александрович

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ШТАМПОВАННЫХ ПОКОВОК, ПОЛУЧАЕМЫХ

НА МОЛОТАХ И КГШ П

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических занятий по дисциплине

«Технология конструкционных материалов»

Подписано в печать 25.10.2005. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Таймс.

Усл. печ. л. 2,0. Усл. кр. – отт. 1,0. Уч. – изд. л. 0,9.

Тираж 50 экз. Заказ №….

ГОУВПО Уфимский государственный авиационный

технический университет

Центр оперативной полиграфии УГАТУ

450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12

Наши рекомендации