Методическая разработка Курс лекций по дисциплине «Технология обработки конструкционных материалов»

Прошивка (рис.22,а) – операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла (отверстие, углубление). Инструментом для прошивки служат прошивни (рис.23,в) сплошные и пустотелые. Последними прошивают отверстия большого диаметра (400…900мм). При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца (рис.23,б). Отрубка (рис.23,г) – операция отделения части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента – топора (рис.23,д) Отрубку применяют для получения из заготовок большой длинны нескольких коротких, для удаления излишков металла на концах поковок, а также для прибыльнлй и донной частей слитков и т.п. Гибка (рис.23,е)– операция придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру. 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. При гибке возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Рисунок 23 Схемы операций ковки: а- двухсторонняя прошивка; б - сквозная прошивка; в - прошивни; г- отрубка; д – топоры; е – гибка; ж – штамповка в подкладных штампах Во избежание этого явления по заданному углу изгиба подбирают соответствующий радиус скругления. Перечисленными операциями ковки трудно изготовить поковки с относительно сложной конфигурацией. Поэтому при изготовлении небольшой партии таких поковок применяют штамповку в подкладных штампах (рис.23,ж). Штамп может состоять из одной или двух частей, в которых имеется полость с конфигурацией поковки или ее отдельного участка. Изготавливают в них головки гаечных ключей и болтов, диски со ступицей, втулки с буртом и др. поковки. Чертеж поковки составляют на основании разработанного конструктором чертежа готовой детали с учетом припусков, допусков и напусков. Припуск – поверхностный слой для механической обработки. Допуск – допустимое отклонение от номинального размера поковки. Напуск – объем металла, добавляемый к поковке сверх припуска для упрощения ее формы и, следовательно, процесса ковки. Выбор заготовки осуществляют по ее массе по формуле m = m + m + m + m + m, (5) Где, m – масса исходной заготовки; m – масса поковки, подсчитываемая как произведение объема поковки на плотность металла; m – масса отхода с прибыльной частью слитка (14-30%); m – масса отхода с донной частью слитка (4-7%); m – масса отхода на угар (окалинообразавание) при нагреве (2-2,5%); m – масса технологических отходов зависит от формы поковки и принятой последовательности ковки. При ковке прокатанной заготовки m и m отсутствуют. Размеры поперечного сечения заготовки выбирают с учетом обеспечения обходимой уковки. Достаточной уковкой для слитков считается 2,5…3, а для проката можно принимать 1,3…1,5. Оборудование для ковки выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Ковку выполняют на ковочных молотах и ковочных гидравлических прессах. Молоты (рис.24,а) – машины динамического, ударного действия. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными частями молота. Наиболее распространенными являются паровоздушные молоты. Рисунок 24 Конструкции машин для обработки давлением Сжатый пар или воздух поступает в верхнюю полость рабочего цилиндра 1 и его энергия используется для нанесения удара верхним бойком или штампом 2 по заготовке 3, которая находиться на нижнем бойке или штампе 4. Затем сжатый воздух или пар подают в нижнюю полость цилиндра для подъема рабочих (падающих) частей молота. Гидравлические прессы (рис.24,б) – машины статического действия. Сила для деформирования заготовки создается рабочей жидкостью под высоким давлением (20-30 МПа), поочередно поступающей в рабочие 1 и возвратные 2 цилиндры прессов соответственно для опускания и подъема рабочих частей пресса. Механические прессы (рис.24,в) – машины статического действия. Деформирование заготовки происходит благодаря энергии, накопленной массивным маховиком 2, который вращается электрическим двигателем 1. Вращательное движение маховика преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 3 кривошипно-шатунным механизмом, связанным с маховиком через муфту включения. Ротационные машины деформируют заготовку вращающимся инструментом. К таким машинам относятся, например, прокатные станы и ковочные вальцы. В зависимости от технологического назначения машины для обработки давлением имеют характерные конструктивные особенности и их можно разделить, например, на машины для холодной и горячей объемной штамповки, для листовой штамповки. Машины должны иметь достаточно жесткую станину, развивать большие рабочие силы, обеспечивать высокую производительность. Последовательность операций ковки устанавливают в зависимости от конфигурации поковки и технологических требований на нее, вида заготовки (слиток или прокат) В качестве примера на (рис.25) приведена последовательность ковки полого массивного цилиндра из слитка на гидравлическом прессе. Цилиндр куют из стального слитка (сталь 40) массой 18 т. с пяти нагревов. После первого нагрева протягивают прибыльную часть Рисунок 25 Последовательность операций ковки полого цилиндра из слитка под патрон и сам слиток на диаметр 1000мм, отрубают донную и прибыльную части слитка (рис.25,а). После второго нагрева выполняют осадку, прошивку отверстия и раскатку на оправке (рис.25,б), после третьего нагрева – посадку на оправку и протяжку на длину 1100мм (рис.25,в), после четвертого – посадку на оправку и протяжку средней части на диаметр 900мм (рис.25,г). После пятого нагрева (нагревают только конец А) заковывают конец А (рис.25,д). Технологические требования к деталям, получаемым из кованых поковок: 1)поковки должны быть наиболее простыми; 2)очерченными цилиндрическими поверхностями и плоскостями (рис.26,1-4); 3)в поковках следует избегать конических (рис.26,5) и клиновых (рис.26,6)форм; 4)необходимо учитывать трудности выполнения ковкой участков пересечений цилиндрических поверхностей между собой (рис.26,7) и с призматическими поверхностями (рис.26,8); 5)в поковках следует избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т.п. Рисунок 26 правильные и нежелательные формы поковок В местах сложной конфигурации приходиться прибегать к напускам в целях упрощения конфигурации поковки, что вызывает удорожание детали. Кроме того, необходимо стремиться, чтобы конфигурация детали позволяла получать при ковке наиболее благоприятное расположение волокон. Штамповка Штамповка – это обработка заготовок из сортового и листового проката давлением с помощью специального инструмента - штампа. Характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах. Открытые штампы имеют зазор, в который вытекают излишки металла – о б л о й. В зависимости от технологического назначения машины для обработки давлением имеют характерные конструктивные особенности и их можно разделить на: а) машины для холодной и горячей объемной штамповки; б) машины для листовой штамповки. Холодная штамповка Холодная штамповка производится в соответствующих штампах без нагрева заготовок и сопровождается деформационным упрочением металла. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности заготовок при малых отходах металла, низкой трудоемкости и себестоимости изготовления. Производительность автоматизированной холодной штамповки достигает несколько сотен деталей в минуту. Качество получаемых заготовок и деталей определяется качеством исходного материала. В зависимости от характера деформирования и конструкции штампов холодную штамповку делят на: холодную объемную (из сортового металла); холодную листовую (из листового металла). Холодную объемную штамповку выполняют на прессах или специальных холодноштамповочных автоматах. Ее основными разновидностями являются: высадка, выдавливание и объемная формовка. В ы с а д к а – это осадка части заготовки, т.е. образование местных утолщений требуемой формы (головки болтов, винтов, заклепок). Высадкой изготавливают стандартные и специальные крепежные изделия. Например кулачки и зубчатые колеса заодно с валом, детали электронной аппаратуры и т.д. В ы д а в л и в а н и е – это формообразование сплошных или полых изделий благодаря пластическому течению металла из полости штампа через отверстия соответствующей формы. Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание (рис. 27). Заготовки нужной длины для выдавливания отрезают от проволоки (катанки) или вырубают из листа. Выдавливанием получают изделия преимущественно цилиндрической или близкой к ней формы, например, корпуса автомобильных свечей зажигания, конденсаторных батарей, генераторов, выключателей и т.д. Для увеличения стойкости инструмента (пуансонов и матриц) для выдавливания их изготовляют из высококачественных инструментальных сталей. Силы трения снижают полированием рабочих частей инструмента. Рисунок 27. Схемы выдавливания и формовки: а, б, в, г, - выдавливание соответственно прямое, обратное, боковое, комбинированное; д, е – соответственно в открытых и закрытых штампах О б ъ е м н а я формовка - это формообразование деталей путем заполнения металлом полости штампа. Она производится в открытых штампах, где излишки металла вытекают в специальную полость для образования о б л о я (рис.27, д), и в закрытых штампах, где облой не образуется (рис.27, е). При формовке в закрытых штампах объем заготовки должен быть точно равен объему поковки. Это дает экономию металла, уменьшает объем последующей обработки деталей. Прочность этих деталей выше прочности деталей полученных в открытых штампах, вследствие того, что не происходит перерезания волокон, неизбежного при обрезке облоя. Однако формовку в закрытых штампах применяют реже, чем в открытых, из-за большой сложности и стоимости получения заготовок точного объема. В закрытых штампах получают в основном детали из цветных металлов. Объемной формовкой изготовляют пространственные детали сложных форм, сплошные и с отверстиями. Детали получают за несколько переходов, в процессе которых последовательно изменяется форма заготовки, для снятия наклепа выполняется промежуточный отжиг. Штампы должны быть достаточно массивными для увеличения их прочности и уменьшения упругих деформаций, что необходимо для получения высокоточных деталей (отклонения размеров 0,03-0,2 мм). При необходимости дальнейшей обработки резанием на изделиях предусматривают припуск для шлифования до 0,4 мм или полирования – до 0,05 мм. Кроме прессов и однопозиционных автоматов для холодной объемной штамповки применяют высокопроизводительные многопозиционные автоматы с большими технологическими возможностями. В таких автоматах заготовки последовательно передаются соответствующим механизмом переноса через несколько позиций обработки. Формообразующих операций бывает три, четыре, пять, а иногда и более. В массовом и крупносерийном производстве целесообразно обработку резанием ряда деталей заменять холодной штамповкой или комбинировать эти процессы. При холодной штамповке коэффициент использования металла достигает 95% вместо 30-40% при обработке резанием. Трудоемкость изготовления болтов в 200-400 раз меньше, чем трудоемкость их изготовления на токарно-револьверных станках. В зависимости от степени деформирования прочность штампованных деталей из среднеуглеродистых сталей увеличивается на 30-120%, что позволяет отказаться от термообработки и использовать более дешевые исходные материалы. При холодном деформировании устраняется совсем или частично пористость металла, формируется благоприятно ориентированная волокнистая структура металла, что придает деталям высокую усталостную прочность при динамических нагрузках. Холодной объемной штамповкой можно получать цельные детали из одной заготовки (например, зубчатые колеса и кулачки заодно целое с валом) взамен деталей, которые раньше изготовляли из двух или более частей сваркой, клепкой и т.п. Однако для холодной объемной штамповки требуется дорогостоящий специальный инструмент, поэтому целесообразно ее применение только в массовом и крупносерийном производстве. Х о л о д н а я л и с т о в а я ш т а м п о в к а выполняется на прессах различных конструкций, оснащенных средствами механизации и автоматизации. Процессы листовой штамповки заключаются в выполнении в определенной последовательности разделительных и формоизменяющих операций, посредством которых исходным заготовкам из листа, полосы, ленты и трубы придают форму и размеры деталей. Основными рабочими частями штампов являются пуансоны и матрицы, а вспомогательными – прижимы, съемники, выталкиватели и т.д. Пуансон вдавливается в деформируемый материал или охватывается им, а матрица охватывает изменяющую форму заготовку и пуансон. Разделительные операции – резка, вырубка, пробивка сопровождаются разрушением металла по определенным поверхностям. Резка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных ножницах или штампах. Чаще применяется как заготовительная операция. Вырубка и пробивка – отделение заготовки по замкнутому контуру в штампе. Характер деформирования при вырубке и пробивке одинаков. Вблизи поверхности среза образуется зона наклепанного металла. Это затрудняет последующую штамповку вырубленных заготовок, повышает магнитные потери в электротехнической стали. При необходимости наклеп устраняют отжигом или наклепанный слой удаляют обработкой резанием. Формоизменяющие операции – гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, рельефная формовка, ротационная вытяжка – выполняют благодаря пластическим деформациям металла без разрушения заготовок (рис.28). Гибка – придание заготовке криволинейной формы или изменение ее кривизны. При гибке пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном 1 (рис.28,а), наружные слои растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону) – сжимаются. Гибку производят в Рисунок 28. Формоизменяющие операции листовой штамповки штампах, а также вращающимися фигурными роликами, играющими роль матрицы, на профилегибочных станах. Вытяжка – образование полого изделия из плоской или полой заготовки (рис.28б, в). Вырубленную заготовку диаметром D и толщиной S укладывают на плоскость матрицы 3. Пуансон 1 надавливает на заготовку и она, смещаясь в отверстие матрицы 3, образует стенки вытянутой детали диаметром d. Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки k= , который в зависимости от механических характеристик металла и условий вытяжки не должен превышать 2,1. При вытяжке зазор между пуансоном и матрицей Z = (1,1…..1,3)S. При Z = (0,65…0,85)S производится вытяжка с утонением стенки, при которой длина детали увеличивается в основном вследствие уменьшения толщины исходной полой заготовки и прочность детали в 2-3 раза превышает прочность заготовки. Отбортовка – образование борта (горловины) (рис.28,г). Отбортовку применяют для изготовления кольцевых деталей с фланцами и для образования уступов в деталях для нарезания резьбы, сварки или сборки, а также для увеличения жесткости конструкции при малой ее массе. Обжим – уменьшение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки (рис.28,д). Раздача – увеличение периметра поперечного сечения заготовки коническим пуансоном; это операция, противоположная обжиму. Рельефная формовка – местное деформирование заготовки для образования рельефа в результате уменьшения толщины заготовки (рис.28,е). Штампы для листовой штамповки делятся по технологическому признаку в зависимости от выполняемой операции: на вырубные, гибочные, вытяжные и т.д. В зависимости от числа выполняемых операций различают одно- и многооперационные штампы. Многооперационные штампы бывают последовательного действия, в которых операции выполняются Рисунок 29 схема штампа последовательного действия для пробивки и вырубки: 1 – упор; 2 – пуансон вырубки; 3 – пуансон пробивки; 4 – матрица пробивки; 5 – матрица вырубки; 6 – направляющая колонка; 7 – направляющая втулка; 8 – съемник; 9 – матрицедержатель; 1- - перемычка; 11 – отход; 12 - изделие последовательно при перемещении заготовки по нескольким рабочим позициям штампа (рис.29), и совмещенного действия, в которых операции выполняются на одной позиции, например, одновременно вырубка и пробивка, вырубка и вытяжка и т.п. На рис.29 приведена схема штампа последовательного действия, в котором операции выполняют в различных позициях по направлению подачи: в позиции I происходит пробивка, а после перемещения полосы на шаг подачи (позиция II) – вырубка, в результате чего получают изделия в виде шайбы. Пуансоны 2 и 3 закрепляют на верхней плите штампа ,а матрицы 4 и 5 – на нижней. Точное направление пуансонов относительно матриц обеспечивается направляющими втулками 7 и колонками 6, запрессованными в верхнюю и нижнюю плиты штампа. Полоса (или лента) подается между направляющими линейками до упора 1, снимается с пуансонов съемником 8. Многооперационные штампы обычно дороже однооперационных, но позволяют повысить производительность труда и уменьшить число используемого для штамповки оборудования. В массовом производстве деталей широко применяют оснащение прессов листовой штамповки устройствами, автоматизирующими подачу заготовки к рабочему инструменту и удаление отштампованных деталей из пресса.

Похожие:

	Методическая разработка курс лекций по дисциплине «Техническая документация в путевом хозяйстве» Ярославский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения		Курс лекций Преподаватель Бондаренко А. А. Рыбинск 2001 Типовая информационная технология сбора, передачи, обработки и выдачи информации в централизованных системах обработки данных 17
	Методическая разработка по дисциплине «Организация инновационной деятельности предприятия» Методическая разработка составлена в соответствии с требованиями фгос впо третьего поколения		Курс лекций по дисциплине «основы архивного дела» Составитель: Н. В. Мулина Курс лекций разработан в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Основы архивного дела» для специальности 034702 «Документационное...
	Методическая разработка учебного занятия по дисциплине «Информационные... Методическая разработка предназначена для преподавателей учреждений среднего профессионального образования с целью проведения учебного...		Пояснительная записка Рабочая тетрадь по дисциплине мдк 01. 01 «Технология... Методическая разработка составлена на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего...
	Методическая разработка предназначена для проведения дифференцируемого... Методическая разработка предназначена для проведения дифференцируемого зачета по дисциплине «Английский язык» в учреждении среднего...		Методическая разработка Проведения учебного занятия на тему «Судебное разбирательство» Методическая разработка предназначена для обучающихся специальности 38. 02. 01
	Получение композиционных материалов с использованием фотохромных... Специальность 05. 27. 06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники		Конспект лекций по дисциплине системы обработки экономической информации... Понятие информационная потребность тесно связано с понятием цели и функции управления. Можно сказать, что потребность в информации...