Жаропрочные сплавы (стр. 5 из 16)
Величину припусков назначают по наибольшему габаритному размеру детали, в зависимости от материала и требуемой чистоты. Для детали типа "фланец" из сплава ЭИ868, шестого класса точности, и наибольшего габаритного размера 25,5 мм имеем [7,10 ]:
нижний (отрицательный) допуск на размеры составляет - 0,6 мм;
верхний (положительный) допуск на размер составляет + 1 мм.
Штамповкой нельзя получить абсолютно точной поковки, поэтому назначаются допуски, которые учитывают недоштамповку поковки по высоте, износ ручья штампов и другие факторы. Согласно техническому заданию на производство детали типа "фланец" из сплава ЭИ868 допускаются коробления до 0,35 мм, остаток от облоя до 0,4 мм, смещение на линии разъема штампов до 0,2 мм. На основе этих данных назначаем припуски на механическую обработку согласно табличным данным [1,7].
4.3.2 Назначение напусков
Напуски на штамповки в виде штамповочных уклонов, радиусов закруглений регламентируются нормами. Штамповочные уклоны назначаются на поверхности поковки. Они необходимы для того, чтобы поковку можно было быстро и легко извлечь из полости штампа после штамповки. Однако их величина должна быть минимальной, так как уменьшение способствует снижению массы поковки, уменьшению напуска, облегчению заполнения окончательного ручья и увеличения его стойкости. Штамповочные уклоны можно уменьшить за счет применения в штампе выталкивателя. Согласно данным [1,7] уклоны при штамповке на фрикционных прессах берутся гораздо меньшими, чем при формировании аналогичных деталей штамповкой на молотах. В данном конкретном случае для штампуемой детали уклоны принимаем равными 50.
4.3.3 Назначение радиусов скругления
При конструировании поковок предусматриваются наружные радиусы закруглений R, необходимые для предотвращения концентрации напряжений и образования трещин в углах ручья штампа, снижения усилий, необходимых для заполнения углов полости штампа.
Радиусы закруглений внутренних узлов поковки r влияют на условия течения металла, стойкость штампа и качество поковок. На основе справочных данных назначаем углы скругления [1,7], определяемые на основе размеров штампуемой детали, вида штамповки, температуры деформирования и вида технологического оборудования.
На основе назначаемых припусков, допусков, штамповочных уклонов и радиусов закруглений получаем из чертежа готовой детали типа "фланец" (рис.1.) чертеж штампованного полуфабриката. Эскиз чертежа штампованного полуфабриката, при комнатной температуре представлен на рис.5.
Чертеж штампованного полуфабриката детали типа "фланец".
Рис.5.4.4 Расчет размеров и массы заготовки
Основные потери металла при штамповке будут составлять потери металла на облой, формирующейся в облойной канавке открытого штампа удаляемый на операции обрезки и угаре металла при повышенных температурах (образование окисной пленки на поверхности заготовки). Для расчета объема заготовки воспользуемся формулой:
Vзаг. = V шт. + V об. + V уг. (1)
где V шт.- объём штамповки, мм3;
V об. - объём облойной канавки, мм3;
V уг - объём угара металла, мм3.
Для определения объёма весь объём штамповки разделяют на отдельные элементарные объёмы. Эти объёмы рассчитываются и суммируются.
V шт. = V 1 + V 2 + V 3 (2)
где V 1 , V 2 , V 3 - элементарные объёмы штамповки, мм3.
Элементарный объём V 1имеет форму цилиндра, поэтому он
рассчитывается по формуле:
V1 = π · R2 · H (3)
где R - радиус цилиндра, мм;
Н - высота цилиндра, мм.
Тогда имеем:
V 1 = 3,14 · 102 · 12 = 3768 мм3.
Объём V 2 имеет форму усеченного конуса и рассчитывается по формуле:
V 2 =( π/3) · H· (Rб2+ Rм2 ) (4)
где Rб = 10 мм, Rм = 5,5 мм, Н = 12 мм.
В данном случае получим:
V 2= ( 3,14 / 3) · 12 · (102 + 5,52 ) = 1635,94 мм3.
Объём V 3имеет форму параллелепипеда и рассчитывается по формуле:
V 3 =А · В· С (5)
где А, В, С - стороны параллелепипеда, мм.
В данном случае получим:
V 3=28,5 · 16,3 · 7 = 3251,85мм3.
Теперь можем определить полный объем штамповки:
V шт. = 3768 + 1635,94 + 3251,85 = 8655,79 мм3.
Теперь можем определить массу штамповки:
m шт = V шт. · ρ (6)
где ρ - плотность сплава, г/см3.
m шт = 8655,79. · 8,88 / 1000 = 76863,42 / 1000 =76,86 гр.= 0,07686 кг.
Для расчета объёма облоя рассчитываем объем облойной канавки. Для этого выбираем облойную канавку [6, 7], изображенную на рис. 6, рассчитываем необходимые размеры и объём облойной канавки.
 |
Схема облойной канавки.
Рис.6.Высоту мостика канавки определяют по формуле:
 |
2 · h3 = 0,02 · Fп (7)где Fп - площадь проекции поковки в плане, мм2
Fп = 2403,9 мм2. 
2 · h3 = 0,02 · 2493,9 = 0,98.На основании справочных данных выбираем ближайшее большое значение 2 · h3 = 1 [6, 7]. Для этого значения высота мостика облойной канавки подбираем остальные величины ее размеров
h1 = 3 мм, R = 1 мм, L = 28 мм, l = 10 мм, S = 1,04 см2.
Теперь можем определить объём облойной канавки:
Vоб.= π · R2 · H сред.(8)
Vоб.= 3,14 · 8,7 2 · 7,4 =1758,73 мм3.
Угар металла (потери металла на образование окалины на поверхности заготовки) как в новом, так и в старом варианте технологического процесса составляет 0,4 % от массы нагреваемого металла и его можно не учитывать.
Тогда имеем объем заготовки:
Vз = 8655,79 + 1758,73 = 10414,52 мм3.
4.5 Обоснование выбора нового оборудования
В качестве нового технологического оборудования предлагается использовать винтовой фрикционный пресс, который имеет ряд преимуществ:
- при штамповке на фрикционном прессе возможно назначение меньших допусков, припусков, напусков, чем при штамповки на молотах. Соответственно из этого следует значительное уменьшение отходов металла.
- при штамповке на фрикционных прессах, как правило, возникает меньший процент брака.
- работа фрикционного пресса производит меньше шума, чем работа молота;
- фрикционный пресс на современном этапе является более дешевым оборудованием, чем молот [6,7].
4.6 Разделка исходного материала
Заготовки требуемого качества могут быть получены разными способами отрезки. При выборе наиболее рационального способа надо учитывать вид и свойства разрезаемого материала, форму и размеры сечения, относительную длину заготовок, требования к ним, отходы металла. На выбор способа разрезки влияет годовой объем производства заготовок. Рациональным способом будет тот, который, обеспечивая получение заготовок необходимого качества, наиболее экономичен при заданном объеме производства. Самым производительным, металлосберегающим и экономичным способом разделения проката на точные заготовки является разрезка в штампах и на ножницах. Разрезка проката в штампах и на современных сортовых ножницах обеспечивает существенную экономию металла по сравнению с резкой на пилах или с отрезкой на токарных станках. Поэтому при выборе способа разрезки надо, прежде всего, рассмотреть возможности этого способа. В данном случае резка на заготовки производится абразивными кругами. Режущим инструментом при абразивной разрезке является диск из абразивных зерен и связывающего вещества, которое выполняет двоякую роль: удерживает зерна при резании и высвобождает их после изнашивания. В качестве абразива используют электрокорунд или карбиды кремния на вулканитовой или бакелитовой связке. Выпускают абразивные круги диаметром 300-600 мм, толщиной 0,5-4 мм. Для абразивной разрезки применяют станки с ручной подачей круга, полуавтоматы с механической подачей и автоматы, в которых автоматически выполняется подача материала, задается ее режим, осуществляется автоматическая подача круга и снятия материала (табл. 10).
Характеристика круга включает следующие параметры: размеры (внешний диаметр, толщину, диаметр отверстия), вид абразивного материала, зернистость, вид связки, твердость, структуру. Параметры характеристики круга выбирают в зависимости от вида разрезаемого металла, режимов резания, требований к качеству поверхности среза. Круги изготовляют на бакелитовой (Б), вулканитовой (В) иметаллической связке, армируют стеклотканью, капроном и другим материалами. Рекомендуемые параметры абразивных кругов представлены в табл. 11.