Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет» (КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана) В.К. Шаталов ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КОВКИ И ШТАМПОВКИ Методические указания Калуга 2017 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ОГЛАВЛЕНИЕ ................................................................................. 3 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:.............................................................. 5 РАЗДЕЛКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ЗАГОТОВКИ .......... 7 НАГРЕВ ЗАГОТОВОК ................................................................. 11 ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА НАГРЕВАЕМОМУ МЕТАЛЛУ ............... 13 КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ............... 17 БЕСШАБОТНЫЕ МОЛОТЫ..................................................... 19 ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ .............................................................. 20 КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ .................................................... 22 ЗАДАЧА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ....................................... 23 ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ............................................... 24 КАРТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА .......................... 25 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ...................................................... 26 ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ....................................................... 26 3 Цель работы - освоить элементы технологии ковки и объемной штамповки, разработку карты технологического процесса ковки и штамповки. Задачи выполняемой работы: - изучить основные виды работ выполняемых при ковке и штамповке; - изучить устройство ковочного и штамповочного молота, а также гидравлического пресса; - изучить приспособления и принадлежности при ковке и штамповке. Студент должен знать: После прохождения учебной практики -основные, сведения о ковке и штамповке, технологические операции ковки, объемной штамповки, рабочие приемы; - инструменты и их характеристики. Методы установки, крепления; -приспособления и принадлежности при ковке и штамповке; - мерительный инструмент; -правила техники безопасности при работе на кузнечнопрессовом оборудовании Студент должен уметь: -понимать рабочие чертежи деталей и технологический процесс обработки заготовки; - выполнить чертеж поковки по чертежу детали с указанием припуска, напуска, уклонов, радиусов соединения сопрягаемых поверхностей; -назначать температурный режим горячей обработки давлением; -рассчитывать размер исходной заготовки; - правильно держать заготовку при ковке; - выполнять протяжку заготовки; - выполнять объемную штамповку и вырубку заусенца; -производить измерение размеров заготовки и поковки. 4 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ: 1. Изучение методического пособия. 2. Знакомство с процессом ковки и штамповки путем наблюдения за выполнением работ по всей технологической цепочке. 3. Практическое составление технологического процесса. 4. Отчет о проделанной работе. Для выполнения работы необходимо изучить конструкции ковочных и штамповочных молотов и прессов, а также ознакомиться с инструментами, приспособлениями и видами работ, выполняемыми на кузнечно-прессовом оборудовании. Освоение практических приемов ручной ковки и штамповки на прессе. Металл с металлургических заводов поступает в штангах на заготовительное отделение кузнечного цеха. Штанги имеют круглое, квадратное и прямоугольное сечение различных размеров. С торца каждой штанги выбито клеймо, обозначающее марку материала. Маркировка прутков в связке, а также бухте проволоки обозначена на прикрепленной к ним бирке. Углеродистые и легированные стали маркируются по химическому составу и содержанию элементов. Обозначения состоят из небольшого числа цифр и букв, указывающих на примерный состав стали. Каждый химический элемент имеет условное обозначение в марках металлов и сплавов (табл. 1). Таблица 1 Условные обозначения химических элементов в марках металлов и сплавов Химический элемент Азот Алюминий Барий Бериллий Обозначение в марках цветных сталей и металлов и сплавов сплавов — А А(АЛ) Ю Бр — Л Химический элемент Молибден Мышьяк Никель Ниобий Обозначение в марках цветных сталей и металлов и сплавов сплавов — М Мш — Н Н Нб Б 5 Бор Ванадий Висмут Вольфрам Галлий Железо Золото Кадмий Кобальт Кремний Литий Магний Марганец Медь — Вам Ви В Гл Ж Зл К К Кр Лэ Мг Мн М Р Ф Ви В Гл — — К К С — Ш Г Д Олово Осмий Платина Празеодим Рений Самарий Селен Тантал Титан Углерод Фосфор Хром Цинк Цирконий О Ос Пл П Ре С(Сам) Ст ТТ Ти — Ф Хр Ц ЦЭВ — — — П — С Е — — У П Х — Ц Первые цифры в обозначении показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента (у высокоуглеродистых инструментальных сталей в десятых долях процента). Цифры, идущие после буквы, указывают на примерное содержание данного легирующего элемента (при содержании элемента менее 1% — цифра отсутствует, при содержании около 1% — цифра 1, и около 2% — цифра 2 и т.д.). Следовательно, Сталь 20, означает содержание углерода в стали около 0,20%. Сталь 12Г2 — содержание углерода около 0,12%, марганца около 2%. Сталь 30ХГС — содержание углерода около 0,30%, хром, марганец и кремний составляет около 1%. Сталь 12X18H10T — содержание углерода 0,12%, хром — 18%, никель — 10%, титан — около 1%. Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S 0,03%, P 0,03%), а также, что соблюдены все условия металлургического производства высококачественной стали, в конце обозначения марки ставят букву А. Например 30ХМА, 40ХМН2А. Опытные марки сталей и сплавов, выплавленные на заводе «Электросталь», обозначаются буквой «И» (исследовательские), «П» (пробные) и порядковым номером, например ЭИ-961, ЭП-698. 6 Алюминиевые сплавы для деталей, полученных ковкой, обозначают буквами АК и порядковым номером, например АК1, АК4, АК8. Латунь (сплав меди с цинком) маркируют буквой Л, за которой следует цифра, показывающая среднее содержание меди в сплаве. Например, Л62, Л59. Иногда в латунь вводят для придания определенных свойств другие элементы, например свинец для улучшения обрабатываемости. Такую латунь обозначают ЛС59-1. Латунь с оловом — ЛО70-1, железом и алюминием ЛАЖ60-3-2 и т.д. Поступивший металл сопровождается сертификатом, в котором указан завод изготовитель, номер плавки, номер партии, химический состав и механические свойства. Указываются также свойства, специально оговоренные техническими условиями, например — неметаллические включения (номер балла), склонность к межкристаллитной коррозии (мкк) и др. Штанги просматривают с целью выявления различных дефектов, таких как трещины, раскатанные газовые пузыри или шлаковые включения и т.д., для предотвращения попадания дефектных заготовок на обработку давлением. Кроме того, на предприятии проводится входной контроль химического состава и механических свойств металла. РАЗДЕЛКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ЗАГОТОВКИ Выбор способа разделки зависит от марки материала, габаритных размеров разрезаемого прутка, требований к мерной заготовке и ряда других факторов. Отрезка на ножницах Наиболее распространенным способом разделки прутков на заготовки является резка сдвигом на ножницах (рис. 1). 7 2 3 4 Q 5 D0 C 2 3 4 1 1 T 1 5 P C P Z a 2 T L0 6 6 Рис. 1. Схемы резки прутка на ножницах: 1 — нижний (неподвижный) нож, 2 — пруток, 3 — прижим, 4 — верхний (подвижный) нож, 5 — упор, 6 — заготовка В верхнем положении подвижного ножа 4 и прижима 3 пруток 2 размером D0 подают до упора 5. Далее опускается прижим и силой Q прижимает пруток к неподвижному ноку 1. Затем подвижный нож надавливает на пруток силой P, вследствие чего происходит отделение заготовки 6 длиной L0 . Механизм отрезки заготовки состоит в следующем: при нажатии на пруток верхнего ножа образуется момент сил M Pa, который стремится повернуть заготовку на угол 2 , а зажатый пруток на угол 1 . Повороту прутка препятствует сила прижима, поэтому 1 2. Металл под ножами подвергается смятию, а соседняя часть прутка — (уменьшению поперечного сечения) утяжке. При достижении определенной глубины внедрения ножей в металл (на величину С), когда усилие реза достигает максимума, образуются встречные трещины, начинающиеся от режущих кромок ножей. В дальнейшем усилие падает, а быстро развивающиеся трещины встречаются и заготовка отрезается от прутка. Резка сдвигом приводит к образованию на заготовке характерных дефектов. Основными из которых являются (рис. 2): смятие поверхности (зона 1), утяжка (зона 2), которые приводят к эллипс8 ности круглого сечения. На заготовке всегда имеется зона надреза 3 и зона скола 4. 4 3 2 а 1 б в г д е Рис. 2. Дефекты (а–е), образующиеся при резке сдвигом на ножницах Если зазор Z меньше оптимального, то трещины не сходятся, а образуется новая трещина, соединяющая концы двух предыдущих (рис. 2б). Этот дефект приводит при последующей штамповке к образованию зажима. При большом зазоре между ножами, а также затупления ножен на заготовках из пластичной стали образуется значительная утяжка и заусенец (рис. 2в). Причиной чрезмерного косого среза (рис. 2г) является значительней угол поворота заготовки, что объясняется недостаточной силой прижима. На практике угол достигает 12°. При резке недостаточно подогретых легированных сталей может появиться излом в поперечном к оси прутка направлении (рис. 2д). При холодной резке часто образуются также торцовые трещины (рис. 2е), которые, как и поперечный излом, являются наиболее опасными дефектами. Важно правильно выбрать зазор между ножами. Установлено, что номинальный зазор Z должен составлять 2–4% от толщины разрезаемого профиля. 9 Для выбора ножниц подсчитывается усилие реза по формуле P kF0 ср , где P — усилие реза; k — коэффициент, учитывающий затупление ножей (по опыту k 1,7); F — площадь среза; ср 0,8 в , где в — предел прочности. После подсчета усилия резки, подбираются соответствующие ножницы. Ножницы усилием свыше 25 МН изготавливают только с приводным рольгангом, по которому пруток подается в зону реза (рис. 3). Рольганг Рис. 3. Ножницы с приводным рольгангом 10 Резка на механических пилах характеризуется снятием стружки в зоне реза. Резкой на пилах получают ровный и чистый торец заготовки. Резку осуществляют без подогрева металла с подачей в зону реза охлаждающей жидкости. Дисковые пилы изготавливают диаметром от 200 до 2000 мм. При резке зубчатый диск (пила, фреза) совершает вращательное движение, постепенно врезаясь в заготовку. Ширина соответствует толщине диска и составляет 3–15 мм. Максимальный диаметр разрезаемой заготовки 500 мм. Производительность резки дисковыми пилами значительно ниже, чем на ножницах. Ленточные пилы могут иметь форму конечной (ножовочное полотно) и бесконечной ленты (с соединенными краями). При резке ножовочное полотно совершает возвратно-поступательное движение, при этом обратный ход является холостым. Бесконечные ленточные пилы не имеют холостого хода и движутся в одну сторону. Максимальная толщина разрезаемого металла — 250 мм. Ширина пропила при резке ножовочными полотнами составляет 2,5–4 мм, а бесконечными ленточными пилами не превышает 1,8–2 мм. Наиболее производительным и экономичным режущим инструментом является бесконечная ленточная пила. Резку ленточными пилами осуществляют на ножовочных и ленточноотрезных станках, резку дисковыми пилами — на фрезерноотрезных станках. НАГРЕВ ЗАГОТОВОК От способа и режима нагрева зависит качество поковок, расход металла и топлива, стойкость инструмента, себестоимость поковок, а также условия труда в кузнечном цехе. В кузнечном цехе применяют нагрев в пламенных печах, электрических печах и индукционных установках. Наиболее удобным топливом в пламенных печах является природный газ (кроме того используют мазут, генераторный газ, доменный и коксовые газы). 11 Для обеспечения полного сгорания составляющих топлива (углерод, водород, сера) важно подавать в очаг горения достаточное для полного сгорания количество воздуха. Наименьшее количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 м3 газообразного топлива (1 кг твердого или жидкого), называется теоретическим расходом воздуха. Практически трудно подать расчетное количество воздуха, поэтому обеспечивают некоторый избыток. Отношение практически необходимого количества воздуха Lпракт к теоретическому расходу Lтеор называется коэффициентом избытка воздуха: Lпракт Lтеор . Для газообразного топлива 1,05 1,1, для жидкого — 1,2 1,25. Нагрев в печах электросопротивления аналогичен нагреву в пламенных печах. Электропечи отличаются точностью регулирования температуры, относительной легкостью создания защитной атмосферы и проведения безокислительного нагрева. Электропечи менее экономичны, чем пламенные. Индукционный нагрев заключается в том, что если поместить заготовку внутри катушки-индуктора, подключенной к источнику переменного тока высокой частоты, то создаваемое катушкой магнитное поле будет распространятся на заготовку, индуктируя в ней вихревые токи (токи Фуко). Эти токи и вызывают нагрев заготовки. Индукционный нагрев отличается быстротой нагрева, уменьшением образования окалины, простотой автоматизации, компактностью установки. К недостаткам относятся: значительная стоимость, трудность нагрева фасонной заготовки, неравномерность температурного поля по глубине заготовки. 12 ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА НАГРЕВАЕМОМУ МЕТАЛЛУ Основным видом передачи тепла металлу в пламенных печах является излучение. Нагретые стенки печи и горячие газы при высокой температуре испускают тепловые лучи, которые нагревают металл. Около 5–10% тепла передается конвекцией, т.е. движущимися раскаленными газами. Приблизительно также передается тепло в печах электросопротивления. Распространение тепла внутри металлической заготовки независимо от способа нагрева осуществляется благодаря теплопроводности и скорость прогрева металла по сечению тем выше, чем больше теплопроводность металла. Режим нагрева характеризуется следующими факторами: скоростью нагрева, температурой печи при загрузке в нее заготовок, конечной температурой нагрева, временем выдержки при заданной температуре и общей продолжительностью нагрева. Скоростью нагрева называют увеличение температуры нагреваемой заготовки в единицу времени (час, мин). При быстром нагреве внешние слои заготовки за короткий срок нагреваются до высокой температуры, расширяются и стремятся оторваться от еще холодной сердцевины. В заготовке возникают значительные термические напряжения, в результате в металле могут появиться трещины. Быстрый нагрев опасен для металлов, имеющих низкую теплопроводность. Скорость нагрева металла зависит от температуры печи при загрузке в нее заготовок. Чем выше температура печи, тем быстрее нагревается заготовка. Обычно нагрев стальных заготовок в пламенных печах производят при разнице между температурой печи и нагретого металла в 100–150°С. Эту разницу называют температурным напором печи. Нормальной температурой печи, обеспечивающей высокую скорость нагрева, считается температура 1300-1350°С. При такой температуре время нагрева ориентировочно составляет 1,5–2 мин на каждые 10 мм сечения заготовки. Увеличение температурного напора в печи повышает скорость нагрева заготовки и уменьшает его продолжительность. При ско13 ростном нагреве металла температура рабочего пространства печи поддерживается на уровне 1400–1500°С. Продолжительность нагрева непосредственно связана с размером заготовки. Чем больше сечение заготовки, тем больше время ее нагрева. На продолжительность нагрева влияют: форма заготовки, способ укладки заготовок на поду печи, марка материала. Для ориентировочного нахождения продолжительности нагрева стальных заготовок сечением выше 100 мм пользуются формулой: kD0 D0 , где — полная продолжительность нагрева, ч; D0 — диаметр или сторона квадрата заготовки, мм; k — коэффициент, зависящий от марки стали (для углеродистых и низколегированных сталей k 10, для высоколегированных и высокоуглеродистых k 20); — коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок. Продолжительность нагрева в печах электросопротивления на 15–20% больше, чем в пламенных, в связи с меньшей температурой рабочего пространства электропечей, а следовательно, снижением интенсивности передачи теплоты заготовке излучением и конвекцией. Скорость нагрева заготовок в индукционных установках при оптимальной частоте тока (2400–4000 Гц) значительно выше, чем в печи. Так, заготовка диаметром 60 мм нагревается до температуры 1250°С за 1,5 мин. Наиболее распространенным видом печного оборудования являются камерные печи (рис. 4, 5). 14 5 4 6 3 2 7 1 8 Рис. 4. Камерная печь: 1 — облицовочные рамы; 2 — рабочий стол; 3 — заслонка; 4 — подъемный механизм; 5, 6 — соединительные балки; 7 — плиты для крепления форсунок; 8 — груз, уравновешивающий заслонку 6 4 5 7 32 1 Рис. 5. Рабочее пространство камерной печи: 1 — под; 2 — боковая стенка; 3 — окно для загрузки и выгрузки; 4 — передняя стенка; 5 — отверстие для крепления форсунок; 6 — свод; 7 — задняя стенка 15 Камерные печи изготавливаются с площадью пода 2–3 м2. Этот вид печей характеризуется тем, что температура одинакова по всей площади пода. В зависимости от вида топлива печи могут быть угольными, мазутными, газовыми и электрическими. В электропечах нагревателем является спираль из сплава нихром марки Х20Н80. По способу механизации загрузки и выгрузки заготовок камерные печи разделяют на печи с выкатным подом, с вращающимся подом и т.д. В таблицах 2 и 3 даны температурные интервалы ковки и штамповки черных и цветных металлов. Таблица 2 Температурные интервалы ковки и штамповки сталей Наименование стали Марка стали Углеродистые конструкционные Ст2, Ст3 10, 15 20, 25 30, 35 40, 45, 50 55, 60 65, 70 15Г, 20Г, 30 Г 60Г, 65 Г У7, У8, У10 Углеродистые инструментальные Легированные конструкционные Легированные инструментальные Нержавеющие Подшипниковые 16 20Х, 15ХА 12ХН3А 30ХГСА 5ХНВ, 5ХНТ Р9, Р18 7Х3, 9Х3 12Х18Н9Т Х17Н2 ШХ15 Температура, °С начала Окончания дефордеформимирования рования, не выше не ниже не выше Рекомендуемый температурный интервал, °С 1300 800 700 1280-750 1280 1260 1240 1220 1250 1220 1150 830 850 850 850 850 850 850 720 760 760 770 750 760 800 1250-750 1220-800 1190-800 1180-800 1230-800 1180-800 1250 1200 1180 1180 1200 1150 1180 1150 1180 870 870 870 760 760 800 850 900 800 870 850 830 1200-800 1180-800 1140-830 850 950 900 870 1150-900 1130-870 1120-850 Таблица 3 Температурные интервалы ковки и штамповки цветных металлов Наименование сплава Латуни и бронзы Алюминиевые сплавы Магниевые сплавы Титановые сплавы Никелевые сплавы Марка сплава Л62 Л68 Бр.ОФ6, 5-0, 15 Д1 АК8 МА1 МА3 МА5 ОТ4-1 ВТ3-1 ХН70ВМТЮ ХН77ТЮ, ХН77ТЮР Температура деформирования, °С начала окончания (верхний (нижний предел) предел) 800 600 800 650 900 750 450 390 470 400 430 350 400 300 370 300 950 800 1000 850 1200 1050 1180 1050 КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ В кузнечном цехе для осуществления свободной ковки используются одно и двухстоечные воздушные молоты. Сжатый воздух давлением 9 атм подается от компрессора по трубопроводу в цилиндр. По способу использования энергоносителя воздушные молоты разделяются: на молоты простого действия и молоты двойного действия. Схема молота двойного действия представлена на рис. 6. 17 7 6 8 5 9 4 3 2 10 1 Рис. 6. Схема паровоздушного молота двойного действия: 1 — шабот, 2 — промежуточная подушка, 3 — нижний боек, 4 — направляющие, 5 — баба, 6 — рабочий цилиндр, 7 — крышка цилиндра, 8 — поршень, 9 — шток, 10 — верхний боек При рабочем ходе воздух подается в верхнюю полость цилиндра и помогает силе тяжести в разгоне подвижных частей молота, в результате чего скорость в момент удара достигает 7–8 м/сек. Для подъема поршня вверх сжатый воздух подается в нижнюю полость цилиндра. В молотах простого действия энергия сжатого воздуха используется только для подачи поршня. Методом свободной ковки на молотах можно выполнять следующие приемы: осадка, протяжка, прошивка, гибка, кручение, рубка, сварка. Паровоздушные молоты по технологическому назначению подразделяются на ковочные и штамповочные. Штамповочные молоты являются основным оборудованием для горячей объемной штамповки. Наиболее распространены молоты с массой подвижных частей от 630 до 10000 кг. Основное различив в конструкции ковочных и штамповочных молотов состоит в форме стоек. У ковочных молотов стойки гнутые, у штамповочных молотов стойки прямые. 18 Размеры элементов крепления бойков и штампов в бабе и подушке воздушных ковочных и штамповочных молотов регламентированы ГОСТ 6039-71. БЕСШАБОТНЫЕ МОЛОТЫ Молоты со встречным движением бабы называют молотами с подвижным шаботом или бесшаботными. Бесшаботные молоты изготавливают с разным конструктивным исполнением привода подвижных баб с энергией удара до 1500 кДж, на них можно штамповать поковки массой до 20000 кг. Одна из схем бесшаботного молота показана на рис. 7. 6 5 4 3 2 1 7 8 Рис. 7. Схема бесшаботного молота с ленточной связью баб: 1 — нижняя баба, 2 — верхняя баба, 3 — шкив, 4 — шток, 5 — поршень, 6 — рабочий цилиндр, 7 — стальная лента, 8 — станина Две бабы: верхняя 2 и нижняя 1 связаны между собой стальными лентами 7 и при взаимной встрече осуществляют штамповку заготовки, которая укладывается в нижнюю бабу. 19 Отсутствие шабота (его роль играет нижняя баба) сокращает ударные воздействия подвижных частей на фундамент, колебания и сотрясения зданий. Станина 8 молота монтируется на фундаментной плите. Верхняя баба получает привод через шток 4, связанный с поршнем 5 от рабочего цилиндра 6. Энергоносителем служит сжатый воздух. Нижняя баба получает рабочее движение от верхней посредством стальных лент, перекинутых через шкивы 3. Имеются конструкции молотов с независимым приводом обеих баб. Эти молоты используются преимущественно для закрытой штамповки. В таких молотах усилие на фундамент почти не передается. ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ Принцип действия винтовых машин заключается в разгоне подвижных частей (винт, ползун, верхний штамп) приводом фрикционного, электрического, пневматического или гидравлического действия во время хода вниз до определенной скорости. Наибольшая скорость винтовых прессов с фрикционным или дугостаторным электроприводом составляет от 0,5 до 0,9 м/с. Винтовой двухдисковый пресс с фрикционным передаточным механизмом показан на рис. 8. 20 9 4 H m rм 5 6 h 2Rм 7 8 10 2 Hm 3 1 Рис. 8. Винтовой двухдисковый пресс: 1 — станина, 2 — ползун, 3 — верхняя поперечина, 4, 9 — диски, 5 — горизонтальный приводной вал, 6 — горизонтальный маховик, 7 — шпиндель, 8 — составная гайка, 10 — нажимной механизм Станина 1 отлита за одно целое со столом, верхняя поперечина 3, соединена со стойками стяжными болтами. В верхней поперечине закреплена составная гайка 8, внутри которой проходит винтовой шпиндель 7. На верхнем конце шпинделя закреплен горизонтальный маховик 6 с обкладками из фрикционного материала по ободу (асбестовая лента, кожа и др.). Нижний конец пяты шарнирно соединен с ползуном 2, двигающимся в направляющих станины 1. Над маховиком 6 находится горизонтальный приводной вал 5 с двумя дисками 4 и 9, расстояние между которыми больше, чем диаметр маховика. Поэтому при перемещении горизонтального вала вдоль оси посредством нажимного механизма 10 диски 4 и 9 поочередно нажимают на маховик, осуществляя его вращение и связанного с ним шпинделя то в одну, то в другую сторону. 21 Винтовой шпиндель, вращаясь в гайке, перемещает вверх и вниз подвижные части пресса. Обычно при нажатии на маховик 6 левого диска происходит движение подвижных частей вниз, а при нажатии правого диска — вверх. Такие прессы используют как вырубные при открытой штамповке для удаления облоя и проколки отверстий. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ Горячештамповочные кривошипные прессы характеризуются большими силовыми параметрами (усилие 6,3–63 МН) и предназначены для выполнения различных операций штамповки. Эти прессы-машины статического действия, деформирующие заготовку с помощью энергии, накопленной массивным маховиком с большим моментом инерции, который приводится во вращение электродвигателем. Превращение вращательного движения в возвратно-поступательное перемещение рабочих частей машины (ползуна и штампа) производится с помощью кривошипношатунного механизма. Ведомым звеном является ползун, ведущим — кривошип. Главным параметром пресса является номинальное усилие и ход ползуна. Продолжительность рабочего хода составляет десятые доли секунды. Скорость перемещения шатуна — до 1 м/сек. Устройство пресса показано на рис. 9. 22 1 3 4 2 6 5 Рис. 9. Кривошипный горячештамповочный пресс: 1 — тормоз, 2 — вал, 3 — маховик, 4 — муфта, 5 — ползун, 6 — шток Маховик 3 приводится во вращение электродвигателем посредством клиноременной передачи. При включении муфты 4 маховик 3, до этого вращающийся относительно кривошипного вала 2, соединяется с ним, от вала 2 ползун 5 доходит до нижнего положения и возвращается в исходное, где останавливается при торможении вала 2 тормозом 1. ЗАДАЧА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ По заданному чертежу поковки разработать технологический процесс получения поковки объемной штамповкой или ковкой. Познакомиться с конструкцией и изучить работу имеющегося в цехе оборудования. Выбрать оборудование для выполнения технологических операций. Обосновать произведенный выбор оборудования. Составить карту технологического процесса. 23 Пояснения к выполнению практической работы и отчету по ней При составлении конкретного технологического процесса обработки металлов давлением необходимо воспользоваться аналогом, имеющимся на рабочем месте кузнеца или штамповщика. Пример техпроцесса приведен на рис. 10. Перед началом работы группа разбивается на три бригады. Задание выдается каждой бригаде. Во главе бригады назначается бригадир. В конце занятия бригадир отчитывается за бригадное задание. ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ 1. Кривошипный пресс АККБ-85-44 (2500 т) 2. Обрезной пресс КБ-35-34 (250 т) 3. Гидравлический пресс МГП-10 (10000 т) 4. Дугостаторный винтовой пресс 5. Высокоскоростной пресс НЕ 55 6. Штамповочный молот М 212 (2 т) 7. Ковочный молот М 13-45 (3,15 т) 8. Ковочный молот М 13-40 (1 т) 9. Фланцегибочный станок ФГМ-1 10. Вырубной пресс (200 т) 11. Фрезерные станки 12. Ленточные пилы 13. Станки для заточки пил 14. Печи газопламенные 15. Печи электрические ОКБ-45 16. Печь с выкатным подом 17. Индукционная установка ИНМ 502/8 18. Индукционная установка для навивки пружин МГЗ-102 19. Манипулятор ИТАЧУ (700 кг) 20. Манипулятор загрузки термических печей 21. Дробеметная установка М 42-223 22. Галтовочный барабан 23. Подъемно-транспортные средства 24 Ïîäï. è äàòà Ãðóïïà 250 5 Ïèðîìåòð îïòè÷. Ëèíåéêà Èçìåðèòåëüíûé èíñòðóìåíò (êîä, íàèìåíîâàíèå) Êðóãëîøëèô. ñòàíîê Çà÷èñòêà çàóñåíöåâ Êîíòðîëü. 11 12 Ïðîâåðèòü ðàçìåðû, ìàðêèðîâêó Òåðìè÷åñêàÿ ïå÷ü Ìàðêèðîâàòü ¹ ÷åðòåæà, ìàðêó ìàòåðèàëà Êîëîäöû Íàáîð êëåéì Êëåùè Ïëîñêèå áîéêè Áîéêè, øòàìïû, ïðèñïîñîáëåíèÿ (êîä, íàèìåíîâàíèå) 42,8 Ìàññà ÃÎÑÒ 25726-83 Ìîëîò 1 ò Êàìåðíàÿ ïå÷ü Ôðåç. îòðåç. ñòàíîê Îáîðóäîâàíèå (êîä, íàèìåíîâàíèå, èíâåíòàðíûé íîìåð) Êîë. äåòàë. Ïîêîâêà Óãàð Âûäðà 80. 175. Îáîçíà÷åíèå äîêóìåíòà 200 l-170 Èñõîäíàÿ çàãîòîâêà Êîä Ïðîôèëü è ðàçìåðû Êîä Ëèòåðà Ìàññà Ñòàòüè ðàñõîäà äåòàëè Ïðàâèòü ðàçìåð ïîêîâêè. Ïðîøèòü îòâåðñòèå Ïîäòîðöåâàòü. Îáæàòü çàãîòîâêó íà Êîâêà: òåìïåðàòóðû Âèä Ñò 20 ÃÎÑÒ 1050-74 Ìàòåðèàë Íàèìåíîâíèå, ìàðêà Âåëè÷èíà ñàäêè Âòóëêà Ïðîêàò Íîìåð öåõà Íîìåð îïåðàöèè Òåðìîîáðàáîòêà 09 07 Íàãðåâ: íàãðåòü çàãîòîâêó äî êîâî÷íîé Îòðåçêà çàãîòîâêè 05 ðàçìåðû, íàðóæíûå äåôåêòû Ïðîâåðèòü ìàðêó ìàòåðèàëà: Âõîäíîé êîíòðîëü. 03 01 Íàèìåíîâàíèå è ñîäåðæàíèå îïåðàöèè 5 175 ó÷àñòêà Íîìåð 5 42,8 38,5 1,0 3,3 Ìàññà ÎÑÒ 3.1403-74 Ôîðìà 1 Òåìïåðàòóðà ïå÷è 80 îïåðàöèè Рис. 10. Ñòóäåíò 750 1250 Òåìïåðàòóðà îáðàáîòêè. Íà÷àëî, êîíåö, C Êàðòà òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà êîâêè è ãîðÿ÷åé øòàìïîâêè 5% íà ìàññå ðàñõîäà Âðåìÿ íàãðåâà. Ìàêñ., ìèí. ÇÔ 08-355 КАРТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Карта технологического процесса 25 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 1. Перед входом в помещение цеха необходимо прослушать инструктаж по технике безопасности. 2. Входить в производственное помещение цеха только в каске. 3. Наблюдать за работой кузнецов и штамповщиков, соблюдая осторожность, и не мешать действиям рабочих. 4. Не наступать на поковки и не трогать их руками, не убедившись в том, что они не горячие. 5. Прикасаясь к оборудованию и поковкам, учитывайте возможность испачкаться. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ 1. Охарактеризуйте металл, поступающий в кузнечный цех для последующей ковки и штамповки? 2. Объясните маркировку сталей и сплавов? 3. Приведите пример дефектов возможных в штангах? 4. Назовите способы разделки металлов и их особенности. 5. Назовите дефекты, образующиеся при резке сдвигом? 6. Чему равен номинальный зазор при резке на ножницах? 7. Назовите способы нагрева заготовок. 8. Охарактеризуйте теоретический расход воздуха? 9. Назовите способы передачи тепла нагреваемому металлу. 10. Охарактеризуйте температурный напор? 11. Какова температура в газовой печи? 12. Назовите сплавы, применяемые для спиралей электронагревателей? 13. Назовите температурный интервал ковки сталей и сплавов. 14. Приведите конструктивные схемы кузнечно-прессового оборудования. 15. Перечислите составляющие статьи расходов для поковок. 16. Назовите инструмент, применяемый при ковке и штамповке? 17. Перечислите операции, выполняемые при свободной ковке. 18. Объясните различие ковочного и штамповочного молота? 19. Назовите особенности открытой и закрытой штамповки. 20. Назовите способы очистки поковок от окалины. 26 Литература 1. Технология конструкционных материалов : учебник для вузов / Дальский А. М., Арутюнова И. А., Барсукова Т. М., Бухаркин Л. Н. ; общ. ред. Дальский А. М. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 5-е изд., перераб. и доп. – с. 482 2.Барон Ю М.Технология конструкционных материалов: для бакалавров. Издательский дом "Питер", 2012 – с. 512 3. Солнцев Ю. П., Ермаков, Б. С., Пирайнен, В. Ю. Технология конструкционных материалов. - Санкт-Петербург : ХИМИЗДАТ, 2014. 504 с. – Режим доступа irbis.sstu.ru›cgibin/irbis64r_13/cgiirbis_64.exe? - ЭБС IPRbooks. 27 УДК 621.73 ББК 34.641 Рецензент: доктор техн. наук, профессор Ф.И. Антонюк Утверждено методической комиссией КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана (протокол № от ) Ш28 Шаталов В.К. Технологический процесс ковки и штамповки: Методические указания. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. — с. В методических указаниях даны сведения по формообразованию поковок, приведены сведения, необходимые для составления технологического процесса, а также конструктивные схемы имеющегося в цехе оборудования. Методические указания к практическим занятиям по Учебной практике предназначены для студентов всех специальностей университета, выполняющих работы в кузнечном цехе. УДК 621.73 ББК 34.641 © Шаталов В.К., 2017 © Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2077 28
