Проектирование штампов

      При определении объема заготовки используется программа Компас – 3D. Построение модели поковки ведется с учетом половины допуска на соответствующий размер, если размер внешний то к номинальному размеру прибавляется половина допуска, если внутренний то отнимается. Результаты расчета объема приведены ниже.

      Информация

      ------------------------------------------------------------

      Дата       23.03.2005

      Документ   

      ------------------------------------------------------------

      МЦХ 

      Деталь

      Площадь                            S = 53639.341157 мм2

      Объем                              V = 407189 мм3

      Материал                          Сталь 45  ГОСТ 1050-88

      Плотность                         Ro = 0.007820 г/мм3

      Масса                              M = 3184.22 г

 

       3. Разработка технологического процесса 

      3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ.  

      Объем исходной заготовки подсчитывается по формуле 

      V_зг = V_п + V _о + V_уг + V_пер ,                                                                         (9)

      где V_п – объем поковки;

            V_уг – потери на угар, при индукционном нагреве 0,7…0,8% V_п;

            V _о – объем облоя;

            V_пер – объем перемычки.

      Объем облоя при штамповке на КГШП определяют, используя формулу

      V_о = V_мост + V _маг = p * (b * h₃ + h₂ * B),                                                  (10)

      где  V_мост  - объем мостика облоя;

            V _маг – объем металла в магазине облоя;

                p – периметр поковки, мм;

                       b - ширина мостика, мм;

                       h₃ - толщина мостика, мм;

                       h₂ - средняя толщина облоя по магазину, мм;

                       B - ширина облоя в магазине, мм.

      Значения  толщины мостика облойной канавки  определяется по эмпирической  формуле  h₃ = 0,02 * d_заг = 0,02 * 147 = 2,94 мм. Ее также можно определить с помощью программы «ZAG» (приложение). Толщина мостика облойной канавки равна h₃ = 3 мм. По таблице 2.[1.стр184] определяются остальные параметры облойной канавки.

      b = 6 мм; h₂ = 2 * h₃ = 6 мм; р = π * d_п = 3,14 * 147 = 461,58 мм.

      Ширина  облоя в магазине принимается  в зависимости от массы поковки, так как масса поковки больше 2 кг, то В = 20 мм.

      V _о = 461,58 * (6 * 3 + 6 * 20) = 63698 мм³ .

      Масса облоя находится по формуле

      М_о = V _о * ρ,                                                                                         (11)

      М_о = 63698 * 7,82*10^-6 = 0,498 кг.

      Значение  радиусов закруглений кромок фигуры ручья, выбирают в зависимости от глубины Н полости фигуры по табл.2 [1.стр148].

      В данном случае так как Н = 8,5 мм, то r = 1,5 мм. 

        

                                   рис.3 – Облойная канавка

      Определим потери металла на угар

      V_уг = 0,008 * V_п = 0,008 * 407189  = 3257 мм³.

        М_уг = V_уг * ρ,                                                                                         (12)

      М_уг = 3257 * 7,82*10^-6 = 0,027 кг

      Объем перемычки также определяется с помощью программы компас – 3D. Результаты моделирования на рис. 4

       Информация

      ------------------------------------------------------------

      Дата       23.03.2005

      ------------------------------------------------------------

      МЦХ 

      Деталь

      Площадь                            S = 26889.381957 мм2

      Объем                              V = 13452.3 мм3

      Материал                          Сталь 45  ГОСТ 1050-88

      Плотность                         Ro = 0.007820 г/мм3

      Масса                              M = 105.197 г 

      V_заг = 407189 + 63698 + 3257 + 13452.3 = 487596,3 мм.

      Следовательно, масса заготовки будет равна

      M_заг = ρ * V_заг,                                                                                (11)

      M_заг = 7,82 * 10^-6 * 487596,3 = 3,813 кг.

      Размеры заготовки во избежание ее искривления  при обработке, должны удовлетворять  условию

      m = L_заг / D_заг ≤ 2,8,                                                                          (12)

      где m – коэффициент, равный 2,8…1,5, так как операция осадки производится на КГШП m принимают примерно равное 1,8.

      Задавшись m, можно найти диаметр круглой заготовки по формуле:

       d_заг´ = 1.08 * ³√ (V_заг / m),                                                                 (13)

      d_заг´= 1.08 * ³√ (487596.3 / 1.8) = 69,8 мм.

      По  диаметру исходной заготовки  выбирается сортовой прокат с размерами, ближайшими к полученным, расчетом. Наиболее подходит прокат обычной точности прокатки (В), диаметр ø 70^+0,5_-1,1 мм  по ГОСТ 2590 – 71 из марки стали сталь 45 ГОСТ 1050 - 88.

       круг    В - 70 ГОСТ2590 – 71

                   Сталь45 ГОСТ 1050 - 88

      Длина заготовки определяется по формуле

      L_заг =4 * V_заг ´/ π * d_заг² ,                                                                          (15)

        L_заг =4* 487596,3 / 3,14 * 70² =127 мм.

      После поступления сортового проката его транспортируют на участок резки сортового проката на заготовки с помощью мостового крана. Производится контроль прутков на стеллах, диаметр  ø 70^+0,5_-1,1 мм диаметр проверяют штангенциркулем. Если на поверхности сортового проката обнаруживаются, дефекты они должны быть удалены перед дальнейшей обработкой. Затем данный прокат нагревают до температуры 450°С и разрезают на заготовки с помощью сортовых кривошипных закрытых ножниц. 

      3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ОТРЕЗКИ ЗАГОТОВКИ. 

      Для разделения металла на заготовки  используется операция отрезки, так как способ штамповки в открытом штампе не требует высокой точности исходной заготовки, а сам процесс отрезки на кривошипных закрытых сортовых ножницах является высокопроизводительным и экономичным.

                Усилие резки.     

      Усилие  отрезки зависит от характеристик  прочности разрезаемого металла, площади  поперечного сечения  прутка, схемы  отрезки и скорости деформирования.

      P_опер = k * σ_ср * F_ср,                                                                             (16)

      где k – коэффициент, учитывающий состояние режущих кромок ножей, k = 1,6.

            σ_ср = 0,7 * σ_вр,                                                                            (17)

            σ_ср = 0,7 * 610 = 427 МПа,

            F_ср – площадь среза

             F_ср = π * d_заг² / 4,                                                                          (18)

             F_ср = 3,14 * 70² / 4 = 3846,5 мм².

      Тогда по формуле (16)

        P_опер = 1,6 * 427 * 3846,5 = 2327 кН.

      По  найденному усилию и диаметру отрезаемой заготовки выбираются сортовые кривошипные закрытые ножницы для разрезки сортового проката на заготовки машиностроительного назначения модели Н1534, [1.стр194]. Их технические данные приведены в табл. 3.

 

       Табл.3 – технические данные ножниц 

      

                                 рис.5 – Схема элементов опорного  конца 

      3.3 ОПРЕДЛЕНИЕ  КОЭФФИЦИЕНТА РАСКРОЯ  И НОРМЫ 

      РАСХОДА МЕТАЛЛА. 

      Выберем прокат немерной длины, так как в условиях массового производства экономически это наиболее выгоднее. Норма расхода на поковки, изготовляемые из металлопроката немерной длины, рассчитывается по формуле.

        N = q /n * l_р.у. / (l_р.у. – l_обр – l_н  - l_заж ) * К_уг ,                                  (19)

      где q – масса заготовки, q = 3,81 кг,

             n – количество поковок из одной заготовки, n = 1,

             l_р.у – средняя длина немерного проката, l_р.у = 3750мм,

             l_обр – длина обрезки дефектного конца, мм,

             l_обр = 0,5 * d_заг ,                                                                          (20)

             l_обр = 0,5 * 70 = 35 мм.

             l_н – наименьшая длина некратности, мм

             l_отх = (l_заж  + l_н),                                                                          (21)

             l_отх – длина отхода, мм. Так как       l_заг > l_заж, то

             l_отх = (l_заг + 0,5 * d_заг) / 2,                                                         (22)

             l_отх = (127 + 0,5 * 70) / 2 = 81 мм

             К_уг = 1, так как температура нагрева меньше 750С^°.

      Тогда

             N = 3,81 / 1 * 3750 / (3750 – 35 – 81) *1 = 3,932 кг,

      Коэффициент использования металла 

        К_им = М_дет / N,                                                                                  (23)

        К_им = 1,87 /3,932 = 0,47 кг.

      Коэффициент раскроя

        К_р = М_заг / N,                                                                                      (24)