Проектирование штамповки.

Проектирование поковки.

Исходные данные: эскиз детали приведен на рис.1.1, материал: сталь 35ХМ.

Рис. 1.1. Эскиз детали.

С учетом конфигурации детали (рис. 1.1) и технологических возможностей процесса ковки определяем основные параметры способа получения поковки и заполняем таблицу по форме 1.1.

Форма 1.1.

Параметры	Источник	Принятое в проекте поковки решение и его обоснование
Тип и форма поковки.	Раздел 1.2, табл. 2	Валы сплошные ступенчатые круглого сечения , т.е. .
Операции, определяющие форму поковки.	Раздел 1.2	Протяжка всех шеек с последующей обрубкой концов.

 

По заданному чертежу определяем объем детали, для этого определим длину первой ступени вала:

Принимая коэффициент использования металла для поковок сплошных валов малых размеров равным и плотность стали , рассчитаем массу детали и поковки:

Выбираем оборудование для ковки. Исходя из марки материала и массы заготовки, принимаем по табл. 3 ковочный молот паровоздушный двойного действия с массой падающих частей 1000 кг.

Запас по массе заготовки и по диаметру исходной заготовки . Соответственно ширина бойка 240 мм и радиус округления его 5 мм.

Вычерчиваем тонкой линией контур детали (рис. 1.2). Устанавливаем, что все поверхности поковки обрабатываемые, вычерчиваем контур поковки с учетом установленных ковочных напусков. Все линейные размеры задаем от базового торца Т.

В скобках под всеми размерными линиями указываем номинальные размеры готовой детали. Все линейные размеры готовой детали пересчитываем к направлениям, заданным в поковке:

, ,

Определяем расчетные размеры диаметров участков поковки по форме 1.2. При этом определяем для всех размеров сечения по табл. 4 [15], - для всех размеров сечения, кроме максимального – по табл. 6 [15].

Форма 1.2.

Номинальный размер сечения детали	Основной припуск по табл. 4		Дополнительный припуск на диаметр по табл. 6	Расчетный диаметр ступени поковки	Величина коррекции расчетного диаметра поковки с учетом	Предельные отклонения по табл. 4	Окончательный размер диаметра поковки с предельными отклонениями
Æ70				Æ81	-	±3	Æ81±3
Æ80				Æ92	-	±3	Æ92±3
Æ88				Æ100	-	±3	Æ100±3
Æ100			-	Æ110	+3	±3	Æ113±3
Æ72				Æ84	-3	±3	Æ81±3
Æ82				Æ94	-	±3	Æ94±3

 

Рассчитываем длины ступеней поковки и площади сечений по форме 1.3.

Форма 1.3.

Номинальный размер длины ступени детали	Расчетная формула длины элемента поковки по рис. 1 [15]	Расчетная величина длины элемента поковки	Площадь продольного сечения поковки
				-
				-

 

Так как показатель для наибольшего размера диаметра поковки 110 меньше других значений , то рассчитываем параметры . Сечение с номинальным размером диаметра детали 72 имеет наибольшее значение , оно принимается в качестве основного (черновой направляющей базы), с него снимается дополнительный припуск, который переносится на Æ100. Все эти изменения вносятся в форму 1.2.

Проверяем выполнимость на поковке уступов по табл. 8 [15]. Уступами у детали являются Æ81, Æ92, Æ100. Для них высота уступа:

а) ;

б) ;

в) .

Все диаметры уступов выполнимы.

Проверяем выполнимость длин уступов по табл. 9 [15]. Ширина бойка и, следовательно, минимальная выполнимая длина уступа согласно табл. 9 составляет .

Длины уступов согласно форме 1.3. составляют:

а) для Æ81 ;

б) для Æ92 ;

в) для Æ100 .

Так как по длине уступ для Æ100 невыполним, то возможны два решения: продление длины уступа до 96 мм или отковывание его по размеру сечения соседнего выступа (Æ113). Принимаем решение о ликвидации уступа Æ100, так как в этом случае напуск будет меньшим по сравнению с удлинением длины уступа. Тогда длина бурта (Æ113) увеличится и будет равна: .

Фланец Æ94 выполняем, если его длина не менее , т.е. ; ; и его длина более 1,2 уступа к смежному сечению (Æ81), т.е.

;

Фланец Æ94, выполним.

Выемка Æ81 и длиной выполнима, если минимальная длина между засечками не менее . Длину засечки устанавливаем из равенства объемов:

Выемка Æ81 и длиной выполнима.

На все размеры поковки назначаем симметричные предельные отклонения. Для сплошных валов они назначаются по табл. 4 для всех диаметров и для всех длин (исходя из величины предельных отклонений для сечения наибольшего размера).

Предельные отклонения размеров сечений вносим в форму 1.2, а предельные отклонения длин рассчитываем в форме 1.4.

Форма 1.4.

Номинальный размер длины поковки от базового торца	Расчетная формула предельных отклонений по рис. 1	Величина согласно табл.4 [15]	Расчетная величина предельных отклонений	Размер длины поковки с предельными отклонениями

По чертежу поковки рассчитываем объем и массу поковки, а затем определяем коэффициент использования материала:

Рассчитываем максимальные и минимальные значения одностороннего припуска. Результаты расчетов сводим в форму 1.5.

Форма 1.5.

Размер сечения поковки	Суммарный припуск	Предельные отклонения

 

Рис. 1.2. Эскиз поковки.

 

Проектирование штамповки.

Исходные данные: эскиз детали приведен на рис.2.1, материал: 40ХН.

Рис. 2.1. Эскиз детали.

Обработанная заготовка двухвенцового блока шестерни (рис. 2.1) перед операцией зубонарезания может ассоциироваться с валом. В качестве черновой базы заданы поверхности шейки Æ55 мм и внутренний торец венца Æ95 мм.

Примем линию разъема штампа совпадающей с диаметральной плоскостью блока шестерни. Ось отверстия не совпадает с направлением движения ползуна, и отношение ожидаемой длины отверстия к его ожидаемому диаметру больше 3, поэтому при штамповке отверстие в блоке шестерни выполнять не будем.

В нашем примере рассматриваются два варианта проектируемой заготовки соответственно для двух типов производства: 1- крупносерийного и 2- мелкосерийного.

С учетом технологических возможностей штамповочного оборудования и конфигурации детали определяем основные параметры способов получения заготовки и заполняем форму 2.1.

Форма 2.1.

Параметры	Источник [14]	Варианты производства
1 - крупносерийное	2 - мелкосерийное
Способ штамповки	Раздел 1.2.	Штамповка в открытом штампе с предварительным профилированием на другом оборудовании.	Штамповка в открытом многоручьевом штампе.
Оборудование	Раздел 1.2.	КГШП с выталкивателем	Штамповочный молот
Способ нагрева	Раздел 1.2.	Индукционный	Пламенный
Разъем штампа	Раздел 1.2.	Плоский, по диаметральной плоскости.	Плоский, по диаметральной плоскости.
Напуски:	Раздел 1.3.
а) способ образования отверстия;	Раздел 1.2.	Отверстия не выполняются
б) штамповочные уклоны:	Табл. 3
наружные		5º	7º
внутренние		7º	10º
Класс точности штамповки	Раздел 2.6.
- табл. 5:		Т3	Т4
- с учетом способа нагрева		Т3	Т5
Группа стали	Табл.4.	М2	М2

Вычерчиваем тонкой линией контур детали. Устанавливаем, что все поверхности детали подлежат обработке.

Вычерчиваем контур штамповки с учетом припусков, штамповочных уклонов, переходных радиусов и напусков (рис. 2.2, рис. 2.3).

В качестве опорной исходной базы принимаем внутренний торец венца Æ95 мм. В качестве направляющей базы используем цилиндрическую поверхность шейки Æ55 мм.

Наносим все размерные линии штамповки. В скобках, под размерными линиями, определяющими положение и размер обрабатываемых поверхностей, указываем номинальные размеры готовой детали. Все линейные размеры, заданные в чертеже детали от других поверхностей, по сравнению с чертежом штамповки, пересчитываем к базовому торцу:

;

;

Определяем объем и массу готовой детали:

где - плотность стали.

Определяем расчетную массу заготовки:

Форма 2.2.

Вариант	Принятый коэффициент	Обоснование выбранного
1 и 2	2,0	Штамповка с отверстием

- выбираем в зависимости от характеристики детали.

Степень сложности штамповки определяем в зависимости от отношения объема штамповки к объему элементарной фигуры, в которую вписывается штамповка.

где - объем штамповки;

- объем элементарной фигуры, в которую вписывается штамповка.

Так как , следовательно, степень сложности С1.

Рассчитываем номинальные размеры штамповки.

Выбираем исходный индекс для последующего назначения основных припусков и допускаемых отношений в зависимости от массы, марки стали, степени сложности и класса точности штамповки.

Для определения исходного индекса по табл. 7 [14] в графе "Масса поковки" находим строку соответствующую массе штамповки и, смещаясь по горизонтальным вправо и по утолщенным линиям право вниз до пересечения с вертикальными линиями, соответствующими заданным значениям группы стали М2, степени сложности С1, класса точности Т3 и Т5 устанавливаем исходный индекс: для варианта 1 – 10; для варианта 2 – 14.

Заполняем таблицу расчетов номинальных размеров штамповки (форма 2.3). Для штамповки 2 варианта с учетом способа нагрева (пламенного) значения припусков увеличиваем на 0,8 мм на сторону.

Форма 2.3.

Номинальный размер детали	Шероховатость по чертежу Ra	Припуск на сторону, мм	Расчет номинального размера штамповки	Номинальный размер штамповки, мм
Основной	Дополнительный	Общий припуск с учетом способа нагрева
Смещение поверхности рельефа	Изогнутость, отклонение от плоскостности и прямолинейности	Отклонение межосевого расстояния
I вариант
Æ95	6,3	1,5	0,3	0,2	-	2,0		Æ99,0
Æ85	6,3	1,5	0,3	0,2	-	2,0		Æ89,0
Æ55	12,5	1,2	0,3	0,2	-	1,7		Æ58,4
	12,5	1,1	0,3	0,2	-	1,6
	1,25	1,6	0,3	0,2	-	2,1		58,5
	12,5	1,2	0,3	0,2	-	1,7		48,1
	12,5	1,1	0,3	0,2	-	1,6		24,8
	12,5	1,1	0,3	0,2	-	1,6		25,2

Продолжение формы 2.3.

II вариант
Æ95	6,3	2,3	0,3	0,4	-	3,0 + 0,8		Æ102,6
Æ85	6,3	2,3	0,3	0,4	-	3,0 + 0,8		Æ92,6
Æ55	12,5	1,7	0,3	0,4	-	2,4 + 0,8		Æ61,4
	12,5	1,5	0,3	0,4	-	2,2 + 0,8
	1,25	2,2	0,3	0,4	-	2,9 + 0,8		58,7
	12,5	1,7	0,3	0,4	-	2,4 + 0,8		48,2
	12,5	1,5	0,3	0,4	-	2,2 + 0,8		22,0
	12,5	1,5	0,3	0,4	-	2,2 + 0,8		28,0

 

Основной припуск устанавливаем по табл. 8 [14] в зависимости от исходного индекса, линейного размера и шероховатости поверхности детали. Дополнительные припуски учитывают смещение по поверхности разъема штампа, отклонение от плоскостности и межосевого расстояния. Смещение по поверхности разъема штампа устанавливаем по табл. 10 [14]. Изогнутость и отклонение от плоскостности и прямолинейности назначаем по табл. 11 [14].

Назначаем предельные отклонения на все номинальные размеры штамповки по табл. 14 [14] в зависимости от исходного индекса и размеров штамповки. При назначении предельных отклонений учитываем условия недоштамповки и одно или двухсторонний износ штампа, а также изменение знака предельных отклонений для внутренних поверхностей. Все расчеты сводим в расчетную таблицу по форме 2.4.

Форма 2.4.

Номинальный размер штамповки	Табличные предельные отклонения	Символ размера по рис.2 [14]	Поправочный коэф. на износ	Расчетное предельное отклонение	Характер поверхности	Размер с предельными отклонениями
I вариант
Æ99,0	+1,1 -0,5	D		+1,1 -0,5	Наружный диаметр
Æ89,0	+1,1 -0,5	D		+1,1 -0,5	Наружный диаметр
Æ58,4	+1,1 -0,5	D		+1,1 -0,5	Наружный диаметр
58,5	+1,1 -0,5	L		+1,1 -0,5	Наружная длина
48,1	+1,1 -0,5	L		+1,1 -0,5	Наружная длина
24,8	+0,5 -0,9	L		+0,5 -0,9	Внутренняя длина
25,2	+0,9 -0,5	L		+0,9 -0,5	Наружная длина
II вариант
Æ102,6	+2,1 -1,1	D		+2,1 -1,1	Наружный диаметр
Æ92,6	+1,8 -1,0	D		+1,8 -1,0	Наружный диаметр
Æ61,4	+1,8 -1,0	D		+1,8 -1,0	Наружный диаметр
58,7	+1,8 -1,0	L		+1,8 -1,0	Наружная длина
48,2	+1,8 -1,0	L		+1,8 -1,0	Наружная длина
22,0	+0,9 -1,6	L		+0,9 -1,6	Внутренняя длина
28,0	+1,6 -0,9	L		+1,6 -0,9	Наружная длина

 

Устанавливаем допускаемые отклонения формы и расположения поверхностей, значения заносим в форму 2.5. Допускаемые отклонения формы и расположения поверхностей являются самостоятельными и не зависят от допусков и допускаемых отклонений размеров штамповки.

Форма 2.5.

Наименование допускаемого отклонения формы и расположения поверхностей	Класс точности штамповки	Номер справочной таблицы [14]	Расчетный интервал масс, кг	Допуск, мм
1 вар.	2 вар.	1 вар.	2 вар.
Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа	Т3	Т5	Табл.15	3,2-5,6	0,6	0,8
Допускаемая величина остаточного облоя	Табл. 16	0,8	1,0
Допускаемая величина высоты заусенца	п.2.12.5
Допускаемые отклонения от соосности	п.2.12.9	Нет отв.	Нет отв.
Допускаемое наибольшее отклонение от концентричности отверстия	Табл. 18	Нет отв.	Нет отв.
Допускаемое отклонение от изогнутости	Табл. 19	0,5	0,8
Допуск радиального биения	Табл. 19, п.2.12.12	1,0	1,6
Допускаемые отклонения межосевого расстояния	Табл. 20	Нет отв.	Нет отв.
Допускаемые отклонения угловых размеров	Табл. 22	Нет	Нет

 

Назначаем радиусы закругления штамповок:

Форма 2.6.

Вариант	Расчетный интервал масс, кг	Интервал глубин, мм	Радиус закругления, мм
	1,0 – 6,3	25 - 50	2,5
	1,0 – 6,3	св. 50	3,6

 

Радиус закругления устанавливаем по табл. 13 [14] в зависимости от массы штамповки и глубины полости ручья штампа.

Рассчитываем фактическую массу и объем штамповки. Расчет объема штамповки ведется по ее номинальным размерам, увеличенным на 0,5 верхнего предела – для наружных поверхностей и уменьшенных на 0,5 нижнего предела – для внутренних поверхностей. Для I варианта задания:

где - плотность стали.

Вычисляем фактическое значение для I варианта:

Для II варианта задания:

где - плотность стали.

Вычисляем фактическое значение для II варианта:

Эскиз штамповки для I варианта приводится на рис. 2.2, а для II варианта на рис. 2.3.

Рис. 2.2. Эскиз штамповки (I вариант).

 

Рис. 2.3. Эскиз штамповки (II вариант).

3. Проектирование отливки.

Исходные данные: эскиз детали приведен на рис.3.1, материал: СЧ18.

Рис. 3.1. Эскиз детали.

В соответствии с чертежом детали (рис. 3.1) и типом производства выбираем основные параметры способов получения отливок для двух вариантов и заполняем таблицу по форме 3.1.

В условиях мелкосерийного производства наиболее целесообразным является литье в песчано-глинистые сырые формы с машинной формовкой. Рекомендуемый (табл. 3) класс размерной точности 10-14. С учетом примечания табл. 3 назначаем 13-й класс размерной точности.

При крупносерийном производстве рационально применить литье в оболочковые формы. Рекомендуемый (табл. 3) [12] класс размерной точности 9-13. Принимаем 10-й класс точности.

Форма 3.1.

Параметры	Источник [12]	I вариант	II вариант
Тип производства		Мелкосерийный	Крупносерийный
Способ литья.	Табл. 1.	В песчано-глинистые сырые формы машинной формовкой.	В оболочковые формы.
Особенности изготовления стержней.		В сухие песчаные формы	В сухие песчаные формы
Перечень не отливаемых отверстий .		Нет	Нет
Анализ минимальной толщины стенки S:
S по чертежу детали			7,5
Параметр
Допускаемая S	Рис.4.	7,0	7,0
Необходимость ввода утолщений.		Нет	Нет
Общий класс точности отливки.	Табл. 3.
Степень коробления.	Табл. 5.
Степень точности.	Табл. 8.
Ряд припусков на механическую обработку.	Табл. 10.
Уровень точности обработки.	Табл. 14.	Пониженный	Средний

Степень коробления отливок, указываемую на чертеже, в обоих вариантах определяем для элементов с наибольшей степенью коробления по табл. 5 [12] из соотношения наименьшего размера элемента (толщины диска) к наибольшему (диаметру шкива):

Принимаем 9-ю степень коробления.

Степень точности отливки по табл. 8 [12] для I варианта составляет 13-19. Принимаем 18-ю степень точности.

Для II варианта степень точности 9-15 по табл. 8 [12]. Принимаем 14-ю степень точности.

Устанавливаем ряд припуска по табл. 10 [12] для I варианта 9-12, для II варианта 5-8. С учетом типа производства для простой по конфигурации отливки принимаем для I варианта 11-й, для II варианта 7-й ряд припусков.

Назначаем формовочные уклоны для обоих вариантов по форме 3.2.

Форма 3.2.

Номинальный размер , мм	Тип уклона по рис. 5	Высота основной формообразующей поверхности H, мм	Номер справочной таблицы	Величина уклона по таблице
I вариант
Æ520	г		Табл.2
Æ110	г		Табл.2
Æ110	г		Табл.2
II вариант
Æ520	г		Табл.2
Æ110	г		Табл.2
Æ110	г		Табл.2

Расчет исполнительных размеров отливки ведем по форме 3.3 для каждого варианта в отдельности. Ниже рассмотрим особенности заполнения отдельных граф этой формы.

В графе 2 для размеров 25 и 45 обоих вариантов класс точности уменьшаем на один (т.е. задаем точнее), так как эти размеры выполняются в одной полуформе.

Для размера Æ55 обоих вариантов увеличиваем класс точности на один (т.е. выполняем грубее), так как он формируется тремя частями формы (2 полуформы, в которых размещены знаки стержня и опора самого стержня).

Выбираем допуски размеров и допуски формы и расположения поверхностей по таблицам 4 и 6 [12].

Определяем общие допуски элементов отливки по таблице 7 [12].

Согласно табл. 8 [12] находим степень точности поверхностей отливок для I варианта 13-19 (принимаем 18); для II варианта 9-15 (принимаем 14).

Устанавливаем ряд припуска на обработку отливки по табл. 10 [12] для I варианта 9-12 (принимаем 11), для II варианта 5-8 (принимаем 7).

Для размеров 45 и 25 для I варианта назначаем 12-й ряд припуска, а для II варианта назначаем 8 ряд припуска, так как он относится к поверхности, верхней при заливке.

Согласно табл. 11 [12] определяем количество ступеней обработки каждой поверхности.

Форма 3.3.

Номинальный размер детали	Увеличение или уменьшение класса точности	Принятый класс точности для размера отливки	Допуск размера от поверхности до базы	Допуск формы и расположения элемента отливки	Общий допуск	Ряд припусков	Вид окончательной механической обработки	Общий припуск	Размер отливки
Источник [12]	Пункт 10 Раздела 2		Табл.4	Табл. 6	Табл.7	Табл.10	Табл.11,12	Табл.13
I вариант
Æ520	-		14,0	4,00	16,0		Получист.	8,3
Æ55	+1		10,0	0,80	10,0		Тонкая	7,8
	-		8,0	0,80	10,0		Получист.	9,8
	-1		5,0	0,80	5,0		Получист.	6,9
	-1		4,0	0,80	4,0		Получист.	6,3

 

Продолжение формы 3.3

II вариант
Æ520	-		4,4	4,00	7,0		Черновая	2,9
Æ55	+1		4,0	0,80	4,0		Тонкая	3,3
	-		2,4	0,80	2,8		Черновая	2,5
	-1		2,0	0,80	2,2		Черновая	2,4
	-1		1,6	0,80	1,8		Черновая	2,1

 

Определяем отношение допуска размера детали к допуску соответствующего размера отливки и количество ступеней обработки поверхности в форме 3.4. Вид окончательной обработки вносим в форму 3.3 (графа 8).

Общие припуски определяем с учетом уровня производства по табл.13 [12]: для I варианта на одну строку ниже интервала действующего допуска. Припуски на диаметральные размеры назначаем по половинным значениям общих допусков отливки.

Для определения размеров отливки рассчитываем средние размеры детали:

; ,

; ,

; ,

; ,

; ,

Определяем размеры отливки и вносим их в графу 10 формы 3.3.

Форма 3.4.

Размер детали	Отношение допуска размера детали к допуску соответствующего размера отливки и количество ступеней обработки поверхности
I вариант	II вариант
Æ520 h 12

Поделиться: