Краткие теоретические сведения

РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ

И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Филиал в г. Омске

Кафедра «Техническая механика»

 

Дианова Н.Г.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВКИ

 

 

Методические указания по выполнению и оформлению лабораторной работы по дисциплине «Технология конструкционных материалов» для студентов заочной формы обучения

 

 

ОМСК 2006

Проектирование технологического процесса

Изготовления поковки

Методические указания по выполнению и оформлению лабораторной работы.

Дисциплина «Технология конструкционных материалов»

Для студентов заочной формы обучения

Составитель: Дианова Н.Г.

РосЗИТЛП, филиал в г. Омске, 2006. – с. 20

 

Содержит краткую теорию, порядок выполнения и оформления лабораторной работы.

 

Методические указания предназначены для самостоятельной аудиторной работы студентов, обучаемых по заочной форме.

Дисциплина: Технология конструкционных материалов.

 

Библиография: 4 назв.

Рецензент: к.т.н., доцент Бондарев О.А.

 

 

Рекомендовано методической комиссией А и ПМО

Протокол №____от__________2006г.

Утверждено Методическим советом РосЗИТЛП

Протокол №____от__________2006г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Краткие теоретические сведения_ 4

2. Разработка технологического процесса изготовления поковки. 10

2.1 Проектирование поковки. 10

2.2. Расчет массы заготовки. 12

2.3. Назначение кузнечных переходов. 14

2.4. Выбор оборудования. 15

2.5. Определение режимов нагрева и охлаждения _ 16

3. Задание на лабораторную работу и содержание отчета по лабораторной работе. 18

3.1 Задание на лабораторную работу. 18

3.2. Содержание отчёта по лабораторной работе. 19

ЛИТЕРАТУРА_ 19

Цель работы: закрепить знания студентов о методике разработки технологии и составления технологических карт на изготовление поковки.

Краткие теоретические сведения

Поковкой называют заготовку детали, полученную ковкой или штамповкой, т.е. методом пластической деформации заготовки.

Исходными заготовками для получе­ния поковок служат слитки или сорто­вой прокат круглого, квадратного или прямоугольного сечения. Так как размеры поперечного сечения сортового проката ограни­чены, для получения поковок значительной массы (от нескольких десятков или сотен килограммов) в качестве заготовки используют только слитки.

 

Обычно формоизменение заготовки методами пластического деформирования осуществляют после нагрева заготовки до высокой температуры (для стали 800 – 1200^о С). Однако для тонкостенных деталей небольшой массы (до 1 кг) применяют холодную штамповку.

Для тя­желых поковок (массой ориентировочно до 250 т) единственно возможным спо­собом изготовления является ковка - вид горячей обработки металлов давлением, при котором деформирование производят последовательно на отдельных участках заготовки. Металл свободно течет в сто­роны, не ограниченные рабочими поверх­ностями инструмента. В качестве инструмента применяют плоские или фигурные (вы­резные) бойки, а также различный под­кладной инструмент.

При ковке используют универсальный (годный для изготовления различных поковок) ин­струмент, в то время как для штамповки требуется специальный инструмент – штамп, изготовление которого при не­большой партии одинаковых поковок эко­номически невыгодно. Поэтому в единич­ном и мелкосерийном производствах ков­ка экономически более целесооб­разна. Чем больше партия одинаковых поковок, тем более специализированным может быть технологический процесс их изготовления. В этом случае применение более сложного, а значит, более дорогого, инст­румента и специального оборудования экономически оправдано.

 

Представить общую достаточно стро­гую классификацию форм поковок трудно ввиду их большого разнообразия. Упро­щенно, поковки можно разделить на следующие группы:

* осесимметричные типа дисков и колес (рис. 1.1., 1, а), вту­лок и колец (рис. 1.1., 1, б);

* осесиммет­ричные типа стаканов и втулок, размер которых вдоль оси больше поперечных размеров (рис. 1.1., 2);

* осесимметричные типа ва­лов и осей (рис. 1.1., 3); длина которых вдоль оси больше поперечных размеров;

* неосесимметричные типа рычагов, вилок, крюков (рис. 1.1., 4) с меньшим или большим соотношением габаритных размеров; к этой многочисленной груп­пе относятся поковки гаечных ключей, шатунов, звеньев гусениц тракторов, ло­паток турбин, крюков грузоподъемных механизмов, коленчатых валов и др.

 

Рис. 1.1. Виды машиностроительных поковок

Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности ос­новных и вспомогательных операций. Ка­ждая операция определяется характером деформирования и применяемым инстру­ментом.

 

К основным операциям ковки отно­сят: осадку, протяжку, прошивку, отруб­ку, гибку.

Осадка - операция уменьшения высо­ты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осаживают заготовки между бойками или подкладными плитами (рис. 1.2., а).

Разновидность осадки - вы­садка, при которой металл осаживают лишь на части длины заготовки (рис. 1.2., б).

 

Рис. 1.2. Схемы осадки в кольцах (а) и высад­ки (б)

 

Протяжка – операция удлинения за­готовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения (рис. 1.3., а). Протяжку производят последователь­ными ударами или нажатиями на отдель­ные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90° во­круг этой оси.

При каждом нажатии или ударе уменьшается высота сечения, увеличива­ются ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме прираще­ний длин за каждое нажатие, а уширение по всей длине одинаково.

Если заготовку повернуть на 90° вокруг горизонтальной оси и повторить протяжку, то уширение, полученное в предыдущем проходе, устраняется, а длина заготовки снова увеличивается. Чем меньше подача при каждом нажатии, тем интенсивнее удлинение. Однако при слишком малой подаче могут получиться зажимы (рис. 1.3., б).

 

Протягивать можно плоскими (рис. 1.3., а) и вырезными (рис. 1.3., в) бойками. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (осо­бенно при протяжке круглого сечения) значительные растягивающие напряже­ния, которые приводят к образованию осевых трещин.

 

Рис. 1.3. Схемы протяжки и ее разновидностей

Протяжка имеет ряд разновидностей.

Разгонка - операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьше­ния ее толщины (рис. 1.3., г).

Протяжка с оправкой - операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. 1.3., д).

Раскатка на оправке - операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заго­товки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис. 1.3., е). Заготовка 5 опирает­ся внутренней поверхностью на цилинд­рическую оправку б, устанавливаемую концами на подставках 7, и деформируется между оправкой и узким длинным бой­ком 4. После каждого нажатия заготовку поворачивают относительно оправки.

Протяжку с оправкой и раскатку на оправке часто применяют совместно. Вна­чале раскаткой уничтожают бочкообразность предварительно осаженной и про­шитой заготовки и доводят ее внутренний диаметр до требуемых размеров. Затем протяжкой с оправкой уменьшают толщи­ну стенок и увеличивают до заданных размеров длину поковки.

 

Прошивка – операция получения по­лостей в заготовке за счет вытеснения ме­талла (рис. 1.4., а). Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углубле­ние (глухая прошивка). Инструментом для прошивки служат прошивни (рис. 1.4., в) сплошные и пустотелые; последними прошивают отверстия большого диаметра (400...900 мм). При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца (рис. 1.4., б). Более толстые поковки прошивают с двух сто­рон без подкладного кольца (рис. 1.4., в). Диаметр прошивня выбирают не более 1/2...1/3 наружного диаметра заготовки; при большем диаметре прошивня заготовка значительно искажается. Прошивка со­провождается отходом металла (выдрой).

 

Отрубка – операция отделения части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента – топора (рис. 1.4., г). От­рубку применяют для получения из заго­товок большой длины нескольких корот­ких, а также для удаления излишков металла на концах поковок и прибыльной и донной частей слитков. Инструмент для отрубки - топоры могут иметь различную форму (рис. 1.4., д).

Гибка – операция придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру (рис. 1.4., е). Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т.п.

Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сече­ния заготовки и уменьшением его площа­ди в зоне изгиба, называемым утяжкой. Для компенсации утяжки в зоне изгиба заготовке придают увеличенные попереч­ные размеры.

Перечисленными операциями ковки трудно изготовить поковки с относительно сложной конфигурацией. Поэтому при изго­товлении небольшой партии таких поковок применяют так называемую штамповку в подкладных штампах (рис. 1.4., ж).

Под­кладной штамп может состоять из одной или двух частей, в которых имеется полость с конфигурацией поковки или ее отдельного участка.

В подкладных штам­пах можно изготовлять головки гаечных ключей, головки болтов, диски со ступи­цей, втулки с буртом и другие поковки.

 

Рис. 1.4. Схемы операций ковки: а – двусторонняя прошивка; б – сквозная прошивка; в - прошивни; г – отрубка; д – топоры; е – гибка; ж – штамповка в подкладных штампах