Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Машины и технология обработки металлов давлением» им. С.И. Губкина ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ Методические указания и контрольные задания М и н с к 2 0 0 9 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Машины и технология обработки металлов давлением» им. С.И. Губкина ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 1-36 01 05 «Машины и технология обработки материалов давлением» Минс к 2 0 0 9 УДК 621.73+621.73.043 Т 38 С о с т а в и т е л и : B.C. Карпицкий, Д.М. Иваницкий Р е ц е н з е н т ы : В.Н. Ковалевский, И.В. Качанов Издание предназначено для самостоятельного изучения курса «Техно­ логий ковки и горячей штамповки» студентами заочной формы обучения и выполнения практических заданий студентами дневной формы обучения специальности 1-36 01 05 «Машины и технология обработки материалов давлением». Содержит программу курса, сведения о рекомендуемой лите­ ратуре, методические контрольные задания, задания на курсовое проекти­ рование и рекомендации по их выполнению. О БИТУ, 2009 ВВЕДЕНИЕ Основной целью издания является изучение способов изготовле­ ния поковок, операций технологических процессов, принципов кон­ струирования поковок и штамповой оснастки. Технология ковки и горячей штамповки непрерывно развивается в соответствии с со­ вершенствованием и прогрессом в машиностроении, в частности, в металлообработке. Изготовление заготовок и деталей ковкой и го­ рячей штамповкой является прогрессивным и важным направлени­ ем в металлообработке, позволяет экономно расходовать материа­ лы, достигать высокого качества выпускаемых изделий, улучшать физико-механические свойства металлов и сплавов. По производи­ тельности способ горячей штамповки является одним из самых эф­ фективных методов металлообработки. Знания технологии ковки и горячей штамповки позволят специа­ листу: - разрабатывать, планировать и организовывать технологиче­ ские процессы ковки и штамповки, обеспечивая получение поковок с заданными свойствами; - выбирать оптимальные условия проведения этих процессов и управлять ими с применением средств автоматики; - выдвигать и обосновывать предложения по совершенствова­ нию технологических процессов, инструмента, оборудования и вне­ дрению новых прогрессивных технологий; - успешно использовать современные методы анализа и кон­ троля технологических процессов, качества материалов и готовой продукции. Для изучения курса необходимы достаточно глубокие знания по математике, физике, материаловедению, теоретической механике, теории обработки металлов давлением, нагреву металлов и нагрева­ тельным устройствам и другим дисциплинам. По курсу «Технология ковки и горячей штамповки» проводятся лекции, лабораторные и практические занятия, выполняются кон­ трольное домашнее задание и курсовой проект. 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Введение Кузнечно-штамповочное производство в машиностроении. История развития и перспективы развития кузнечно-штам­ повочного производства. Назначение и эффективность полу­ чения заготовок способами горячей обработки металлов дав­ лением. Детали машин, изготавливаемые из кованных и штампованных заготовок. Структура себестоимости поковок и способы воздействия на изменение ее составляющих. Литература: [1], [2]. Методические указания. При изучении этого раздела надо обратить внимание на роль кузнечно-штамповочного производ­ ства, которое позволяет повысить производительность труда, значительно уменьшить расход материала и энергии при произ­ водстве изделий, а также повысить их качество. При изучении перспектив развития кузнечно-штамповочного производства выделить направления повышения точности заготовок, сокра­ щения расхода материалов, увеличения производительности. 1. Маршрут изготовления и проектирования поковок Технологический маршрут изготовления поковок: загогов- ка-полуфабрикат-поковка. Основные понятия: процесс, опе­ рация, технологический переход, формоизменяющие перехо­ ды и операции. Технологические и конструктивные особенности основных видов универсального кузнечно-штамповочного оборудова­ ния. Конструктивные особенности инструмента. Принципы изготовления поковок ковкой и штамповкой. Способы изго­ товления штампованных поковок: открытая, закрытая, изо­ термическая, скоростная и жидкостная штамповка. Конструирование поковок. Плоскость разъема, напуски, припуски, допуски как необходимые конструктивные элементы 4 поковок. Особенности назначения напусков, припусков и до­ пусков для поковок, изготовляемых ковкой, штамповкой на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Радиусы закруглений и переходов. Проектирование наметок под прошивку и перемычек. Воз­ можность получения сквозных отверстий в поковках, изготов­ ляемых штамповкой на ГКМ. Ребра жесткости и бобышки. Технические требования к поковкам. Факторы, определяющие точность и качество поковок. Технологический отход при ковке и штамповке. Коэффициент выхода годного металла, размерная и весовая точность поковок. ГОСТы и нормали для выбора номинальных напусков, допусков, припусков и опре­ деления технологических отходов. Способы снижения отхода металла при ковке и штамповке. Структура себестоимости по­ ковок и способы воздействия на ее составляющие. Принципы создания комплексных технологических про­ цессов с замкнутым циклом изготовления поковок. Механи­ зированное и автоматизированное производство поковок. Литература: [1-3], [8-11]. Методические указания. Изучение этого раздела предпола­ гает использование не только учебной литературы, но и стан­ дартов. Для усвоения изучаемого материала и его системати­ зации необходимо составить конспект. Учитывая важность данного раздела, предъявление конспекта при сдаче экзамена является обязательным. 2. Материалы, заготовки. Термомеханический режим Материалы. Черные и цветные металлы и сплавы. Слитки, сортовой прокат и прессованные профили. Разновидности: круг, квадрат, лист, полоса, трубы, периодический прокат и специальные профили. Состояние при поставке в цех, кон­ троль и хранение. Заготовки. Разделка слитков и проката на заготовки, газо­ вая резка, резка пилами, кузнечная рубка, холодная ломка, 5 рубка на пресс-ножницах и в штампах; электрические способы. Открытая, полузакрытая рубка заготовки. Разделка в штампах с дифференцированным зажимом, подпором в торец заготов­ ки, в сочетании с радиальным обжатием прутка. Геометриче­ ская и весовая точность заготовок. Требования, предъявляе­ мые к заготовкам. Дозирование заготовок по весу и объему. Термомеханический режим. Факторы, предопределяющие пластические свойства металла при горячей обработке. Спо­ собы оценки ковкости материалов. Оптимальный температур­ ный и скоростной режим обработки черных и цветных метал­ лов. Влияние химического состава металла на температурный и скоростной режим обработки. Критическая деформация. Влияние технологических параметров обработки на свойства и качество поковок. Повышение долговечности и прочности де­ талей посредством обеспечения заданной анизотропии свойств металла. Понятия о высокоскоростной и изотермической обра­ ботке. Обработка в условиях сверхпластичности металлов. Литература: [1-6]. Методические указания. При изучении темы надлежит полу­ чить отчетливое представление о требованиях, предъявляемых к металлам и сплавам, подвергаемым ковке и горячей штамповке, уяснить необходимость применения различных по виду и форме заготовок при изготовлении поковок. Уяснить, почему ковка и штамповка поковок выполняются в основном в условиях горя­ чей деформации. Обратить внимание на различие оптимального и технологически необходимого интервалов горячей штамповки и ковки. Изучить методику определения температурного интер­ вала штамповки поковок. Уметь обосновать необходимость применения изотермической и высокоскоростной штамповки. 3. Ковка Сущность, назначение и область применения. Преимуще­ ства и недостатки ковки. Основные и вспомогательные опера­ ции ковки: осадка, высадка, протяжка, биллетировка, раскатка, 6 прошивка, гибка, скручивание, правка, рубка, обрезка, выруб­ ка, сварка. Инструмент и оборудование. Разработка техноло­ гического процесса. Расчет размеров исходной заготовки. Оп­ ределение усилий деформирования по переходам и выбор па­ раметров оборудования. Литература: [1-6], [16]. Методические указания. После изучения этого раздела уметь обосновать необходимость использования ковки для изготовле­ ния поковок, понимать сущность основных кузнечных опера­ ций, различные комбинации, которые дают в своей совокупно­ сти возможность изготовления различных по форме и размерам поковок. Для усвоения материала темы полезным является озна­ комление со стандартом на инструмент кузнечный [17]. Уяснить особенности расчета усилия оборудования при ковке. 4. Штамповка на молотах Сущность, назначение и область применения. Преимуще­ ства и недостатки. Оборудование, штампы и инструмент. Штамповочные переходы (ручьи): окончательный (чистовой), предварительный (черновой), предварительно-заготовительный. Заготовительные переходы: протяжной, подкатной, пережим- ной, формовочный, гибочный, осадочный, площадка для рас­ плющивания, отрубной нож, специальные переходы. Выбор переходов штамповки для поковок с удлиненной осью. Расчетная заготовка и эпюра сечений. Элементарная и сложная расчетная заготовка. Способы приведения сложных расчетных заготовок к элементарным. Номограмма для выбора заготови­ тельных переходов для штамповки поковок с удлиненной осью и утолщениями. Особенности выбора переходов штамповки для поковок с развилинами и отростками. Случаи применения пред­ варительно-заготовительного и предварительного ручьев. Штамповка от прутка, из штучной заготовки, с поворотом, многоштучная с рядным и «валетным» расположением ручьев. Диаграмма пределов применения вариантов штамповки. 7 Выбор переходов штамповки для поковок круглых, квад­ ратных и близких к ним в плане. Переходы штамповки поко­ вок типа вилок и крестовин, поковок смешанной и комбини­ рованной конфигурации. Штамповка поковок на молоте с применением предварительно фасонированной заготовки на специальном оборудовании. Конструирование молотовых штампов. Расположение ручьев в молотовом штампе. Определение толщины стенок и необхо­ димой площади соударения молотового штампа. Уравнове­ шивание сдвигающих усилий и направляющие молотовых штампов. Элементы крепления штампа на молоте. Выбор ма­ териала и заготовки для штампа. Термообработка штампов. Разработка технологического процесса штамповки поковок на молоте. Выбор типа, формы и размеров заготовки. Расчет и выбор параметров штамповочного молота. Технологическая карта. Типовые технологические процессы. Литература: [1-4], [10-11]. Методические указания. Изучив материал этого раздела, студент должен уметь обосновывать целесообразность приме­ нения молотовой штамповки, овладеть основными принципа­ ми выбора заготовительных ручьев и конструирования штам­ па. Обратить внимание на характер течения металла и стадии оформления поковки в окончательном открытом ручье. 5. Штамповка на прессах Сущность процесса, назначение, область применения, пре­ имущества и недостатки. Особенности штамповки поковки на прессах и влияние их на конструкцию штампа. Штамповка в закрытых ручьях. Выдавливание. Переходы штамповки и ручьи штампов кривошипных го­ рячештамповочных прессов (КГШП). Штамповочные перехо­ ды (ручьи): окончательный, предварительный и предвари­ тельно-заготовительный. Открытые и закрытые ручьи. Заго­ товительные переходы: пережимные, формовочные, гибоч­ ные, для осадки и высадки. Выбор переходов штамповки. Разработка технологического процесса. Выбор переходов штамповки для поковок с удли­ ненной осью, круглых, квадратных и близких к ним в плане, с осесимметричными стержнями, смешанной и комбинирован­ ной конфигурации. Многоштучиая штамповка. Использование при штамповке на прессах предварительно-фасонированной заготовки, полученной прокаткой, электровысадкой, радиаль­ ным обжатием и т.д. Выдавливание в закрытых штампах с разъемными матрицами. Расчет размеров исходных заготовок. Особенности расчета размеров исходной заготовки для поко­ вок, штампуемых в открытых и закрытых ручьях, с использо­ ванием выдавливания. Конструкция штампов КГШП. Выбор материала и размеров штамповых вставок. Повышение стойкости штампов КГШП. Специфика выбора переходов и конструирования штампов гидравлических, фрикционных, и других прессов. Выбор па­ раметров оборудования. Литература: [1-3], [5], [7-11]. Методические указания. Изучая раздел, необходимо соз­ дать ясное представление об особенностях течения металла и конструкции штампов КГШП. Обратить особое внимание на возможность изготовления поковок на КГШП методами вы­ давливания в разъемных матрицах, более широкого примене­ ния закрытой штамповки и предварительно фасонированной заготовки. Уяснить, в чем преимущество штамповки на КГШП, почему штамповочные уклоны могут быть меньшими по срав­ нению со штамповкой поковок на молотах. За счет чего повы­ шается производительность процесса и качество поковок. 6. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) Сущность процесса, назначение и область применения. Преимущества и недостатки штамповки на ГКМ. Разработка чертежа поковки и переходы (ручьи) штамповки на ГКМ: на­ борные, штамповочные (формовочные), прошивные, формовочно- 9 прошивные, просечные, обрезные, отрезные, пережимные и специальные. Основные правила при разработке технологии штамповки поковок на ГКМ. Конструктивные особенности штампов ГКМ. Выбор переходов штамповки на ГКМ. Расчет количества наборных и прошивных переходов. Разработка . технологического процесса для изготовления поковок типа стержня с утолщением, колец, втулок и труб. Определение исходных заготовок. Типовые технологические процессы. Расчет усилий штамповки по переходам. Выбор параметров оборудования. Определение номинального усилия ГКМ. Литература: [1], [5], [10-11]. Методические указания. При изучении материала данного раздела необходимо твердо усвоить сущность штамповки, преимущества, недостатки и основные правила при разработ­ ке технологии штамповки поковок на ГКМ. Уметь выбрать заготовку и безошибочно обосновать необходимость примене­ ния тех или иных переходов (ручьев) при штамповке поковок. Обратить внимание на особенности конструирования штампов и повышение их стойкости. Уяснить, что такое «набор метал­ ла». Какие преимущества набора металла в пуансонах с кони­ ческой полостью, в каких случаях для фиксации прутка приме­ няют передний и задний упоры или упор - клещи, в чем пре­ имущество применения вставок, в каких случаях применяют скользящие матрицы, как определяют размеры штампа ГКМ. 7. Изготовление полуфабрикатов и поковок на специализированных машинах Радиальное обжатие. Сущность, назначение и область при­ менения. Преимущества и недостатки. Инструмент и обору­ дование для радиального обжатия. Электровысадка. Сущность, назначение и область примене­ ния. Преимущества и недостатки. Инструмент и оборудование. 10 Штамповка поковок на горячештамповочных автоматах. Сущность, преимущества и недостатки. Назначение и область применения. Переходы штамповки на автоматах. Конструк­ тивные особенности штампов и оборудования для автомати­ ческой штамповки. Изготовление полуфабрикатов и поковок методами прокатки. Вальцовка заготовок и изготовление поковок на ковочных валь­ цах. Поперечно-клиновая прокатка заготовок. Изготовление из­ делий на станах продольно-винтовой прокатки. Накатка зубьев шестерен и звездочек. Раскатка колец. Накатка на валах шлицев. Литература: [1-3], [5], [9]. Методические указания. Изучив данный раздел, уметь твердо обосновать целесообразность применения специаль­ ных способов и машин для изготовления поковок и полуфаб­ рикатов, уяснить особенность формообразования изделий при радиальном обжатии, электровысадке, штамповке на автома­ тах, прокатке и вальцовке заготовок, накатке зубьев и шлицев, раскатке колец. Учитывая недостаточный объем материала, излагаемого в учебно-методической литературе по данному разделу, большое внимание в установочных лекциях уделяет­ ся производству деталей зубчатых зацеплений. 8. Завершающие и отделочные операции Холодная и горячая обрезка облоя и пробивка сквозных полостей в поковках. Конструкция штампов, матриц и пуан­ сонов. Комбинированная обрезка, пробивка и правка. Выбор параметров технологического оборудования. Правка и калибровка поковок. Сущность процесса. Выбор параметров оборудования. Очистка поковок от окалины. Способы очистки и их эф­ фективность. Литература: [1-3], [5], [10]. Методические указания. При изучении материала уяснить необходимость применения и совершенствования операций И обрезки облоя, правки и калибровки поковок, а также очистки их от окалины. Установить влияние этих операций на качест­ во поковок. Обратить внимание на необходимость тщательной разработки параметров указанных операций. 9. Технический контроль поковок Дефекты поковок, способы их обнаружения и устранения. Организация работы в кузнечно-штамповочном производстве по управлению качеством продукции. Контрольные приспо­ собления и измерительный инструмент. Рентгеновская, маг­ нитная, ультразвуковая и люминисцентная дефектоскопия. Усовершенствование технологии и стабилизация технологи­ ческих параметров - эффективные способы устранения брака. Литература: [1], [3], [5]. Методические указания. При изучении возможных дефек­ тов поковок необходимо обратить внимание на их связь с не­ достаточным совершенством некоторых операций по изготов­ лению поковок. Следует учесть, что методы контроля тесно связаны с характером технологических процессов: для круп­ носерийного и массового производства методы контроля иные, чем для мелкосерийного. Твердо определить основные направления повышения качества поковок. Заключение Технико-экономическая характеристика кузнечно-штампо­ вочного производства (КШП). Методика анализа технико­ экономического уровня КШП и методика выбора оптимально­ го варианта технологического процесса. Литература: [1—3]. Методические указания. Изучение этой темы предполагает овладение методологией анализа кузнечно-штамповочных производств, выбора оптимальных технологических процес­ сов изготовления поковок и твердое усвоение основных на­ правлений совершенствования КШП. 12 Лабораторные работы Лабораторные работы имеют целью привить студентам на­ выки экспериментирования и обработки результатов исследо­ ваний, позволяют им ознакомиться с влиянием различных технологических факторов на деформацию металла при ковке и штамповке поковок. Темы лабораторных работ следующие. 1. Исследование формоизменения заготовок при осадке. 2. Изучение продольной и поперечной деформации при кузнечной вытяжке. 3. Исследование процесса прошивки заготовок. 4. Изучение роли заусенечной канавки при открытой штамповке. 5. Определение усилий открытой и закрытой штамповки. 6. Исследование течения металла и силовых параметров при выдавливании. 7. Расчет наборных переходов при штамповке поковок на ГКМ. Каждая работа состоит из следующих этапов: — ознакомление и подготовка по методическим указаниям; — выполнение теоретических расчетов; — ознакомление с оборудованием и инструментом; — проведение экспериментальных исследований; — обработка результатов экспериментов; — анализ результатов и выводы. Курсовой проект Курсовой проект имеет целью привить студенту практиче­ ские навыки разработки технологических процессов изготов­ ления штампованных поковок и конструирования штампов. Методические указания по выполнению курсового проекта содержатся в [12]. По предлагаемому кафедрой варианту кур­ сового проекта необходимо: 13 1) разработать чертеж поковки; 2) выбрать вид и рассчитать размеры заготовки, устано­ вить способ ее отрезки и подобрать оборудование; 3) определить переходы штамповки поковки и рассчитать основные размеры ручьев; 4) установить температурный режим штамповки и способ нагрева, подобрать нагревательное оборудование; 5) наметить расположение ручьев, расстояние между ними и определить габариты штампа; 6) при необходимости использования предварительно фа­ сонированной заготовки, получаемой на ковочных вальцах или поперечно-клиновой прокаткой, рассчитать основные па­ раметры формоизменения заготовки; 7) рассчитать необходимое технологическое усилие штам­ повки и подобрать оборудование; 8) определить основные технологические параметры за­ вершающих операций производства поковки (обрезки облоя и прошивки отверстия, правки, калибровки, очистки от окали­ ны) и подобрать соответствующее оборудование; 9) разработать мероприятия, подобрать инструмент, при­ боры и оборудование для контроля качества поковок; 10) выполнить чертежи детали, холодной и горячей по­ ковки, переходов штамповки, штампов, основных формообра­ зующих деталей штампов, в том числе, в случае необходимо­ сти, инструмента ковочных вальцев, штампа для обрезки об­ лоя, правки и калибровки. Общий объем графической работы не должен превышать 4 листов формата А1; 11) разработать мероприятия по механизации и автомати­ зации процесса штамповки, улучшению условий труда и тех­ нике безопасности; 12) составить технологическую карту; 13) составить пояснительную записку. Примечание; курсовой проект должен быть выполнен в соот­ ветствии с действующими в Республике Беларусь стандартами. 14 Контрольное задание В процессе изучения курса «Технология ковки и горячей штамповки» студент должен выполнить контрольную работу. Номер варианта соответствует сумме последних двух цифр шифра студента. Контрольное задание выполняется в отдельной тетрадке, на обложке которой указываются предмет и номер задания, а также фамилия и инициалы, шифр, курс и домашний адрес. На страницах должны быть оставлены поля для замечаний рецензента. Графические построения выполняются на от­ дельных листах миллиметровой бумаги, которые вшиваются в тетрадь. В начале тетради приводится содержание варианта задания, решения и расчеты по каждому вопросу задания приводятся последовательно. При использовании литературных данных указывается по­ рядковый номер литературного источника (в прямых скобках) и страницы. Перечень использованной при выполнении кон­ трольного задания литературы дается в конце работы. В тех случаях, когда студент либо совсем не может решить вопрос контрольного задания, либо сомневается в правильно­ сти его решения, он должен изложить свои соображения со ссылкой на литературу. 15 ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ В а р и а н т 1 1. В каких случаях при изготовлении заготовок деталей машин используют ковку? 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Втулка» (рис. 1). 3. Выбрать тип и определить размеры заусенечной канав­ ки при открытой штамповке на КГШП поковки, разработан­ ной по п. 2. 4. Рассчитать для данной поковки усилие штамповки и выбрать штамповочное оборудование. Привести его техниче­ скую характеристику. 5. Типы обрезных штампов, применяемые для выполнения операций обрезки облоя и пробивки перемычки. Привести схему комбинированного штампа, дать описание его конст­ рукции и принципа действия. В а р и а н т 2 1. Сущность процесса ковки, его преимущества и недос­ татки. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня» (рис. 2). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Особенности разработки техпроцесса штамповки поко­ вок на ГКМ. 5. Материалы и заготовки, применяемые для ковки и горя­ чей штамповки. 16 \/\ 0,04 [ДБ \ /R q Q.3g N/ Ra 5 / т TBM hl.5-3i 53-63H R C И 0.0- 30‘n a x Ш Ш 45 18 R8 га 16 4 9 . *— 0 л / ^ 5 \ / ^ " а 4 ° У ) 2 4 1 -2 8 5 НВ № рисунка Наименование Материал 1 Вт у/ж а Сталь 40 4 5 -5 0 HRC № рисунка Наименование Материал 2 Шестерня Сталь 20Х 1. Способы безотходной разрезки сортового проката на пресс-ножницах. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Вал-шестерня» (рис. 3). 3. Рассчитать усилие штамповки в формовочном ручье штампа ГКМ при изготовлении указанной поковки и выбрать по соответствующим параметрам ГКМ. 4. Определить размеры заготовки и длину ее высаживае­ мой части при изготовлении поковки по п. 2. 5. Способы очистки поковок от окалины. В а р и а н т 3 В а р и а н т 4 1. Способы безотходной разрезки сортового проката в штампах. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня подвижная» (рис. 4). 3. Определить вид и число переходов штамповки при из­ готовлении данной поковки. Привести эскизы переходов штамповки. 4. Определить способ нагрева заготовки, установить температурный интервал штамповки и вид нагревательного устройства при изготовлении поковки по п. 2. Привести тех­ ническую характеристику выбранного нагревательного уст­ ройства. 5. Способы накатки зубьев шестерен. 19 о161,5-1.1 74 h l3 -w \ А “ г о ( - / ) 5 7 - 6 4 HRC № Р и с у н к а Н аим енование М атериал 3 В а л -и е с т е р н я Сталь 18ХГТ R a 2 0 5 7 - 6 4 HRC № рисунка Наименование Материал Шестерня подвижная Сталь 25ХГТ В а р и а н т 5 1. В каких случаях целесообразно применять штамповку поковок на молотах. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Вал-шестерня» (рис. 5). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Определить вид и число переходов штамповки при из­ готовлении данной поковки. Привести эскизы переходов штамповки с простановкой соответствующих размеров. 5. Описать основные принципы конструирования молото­ вого штампа. В а р и а н т 6 1. Описать методику определения вида и числа заготови­ тельных переходов при штамповке поковок с удлиненной осью и утолщениями на ГКМ. 2. Выбрать способ штамповки и разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Втулка» (рис. 6). 3. Определить вид и размеры заготовки при изготовлении данной поковки. 4. Рассчитать усилие штамповки и выбрать соответст­ вующее штамповочное оборудование. Привести его техниче­ скую характеристику. 5. Способы калибровки поковок. 00 \ / i 156-229 HB NP рисунка Наименование Материал 5 Зал-ыестерня Сталь 18ХГТ \ J R a 2 0 (^J 2 4 1 -2 8 5 HB NT рисунка Наименование Материал 6 Втылка Сталь 45 1. Особенности штамповки поковок на КГШП. Конструк­ тивные особенности штампов КГШП в отличие от молотовых. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Крышка» (рис. 7). 3. Установить способ нагрева заготовки при изготовлении данной поковки, температурный интервал штамповки и вид нагревательного устройства с приведением его технической характеристики. 4. Рассчитать усилие обрезки облоя и пробивки перемыч­ ки при изготовлении поковки по п. 2. 5. Способы уравновешивания сдвигающих усилий в штампах. В а р и а н т 7 В а р и а н т 8 1. Ручьи молотовых штампов. 2. Выбрать способ штамповки и разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня промежуточная» (рис. 8). 3. Определить вид и размеры заготовки при изготовлении данной поковки. 4. Штампы для выполнения отделочных операций (обрез­ ки облоя, пробивки перемычки, правки, калибровки). Привес­ ти схему штампа совмещенного действия, дать описание его конструкции и принципа работы. 5. Поперечная, поперечно-винтовая и поперечно-клиновая прокатка заготовок и поковок. 25 2 4 1 -2 8 5 НВ № рисунка Наименование Материал 7 Крышка Сталь 35 \ / R a 2 0 ( у 1 5 6 -2 2 9 НВ N* рисунка Наименование Материал Шестерня промежуточная Сталь 25ХГТ 1. Сущность закрытой штамповки поковок на КГШП, пре­ имущества и недостатки. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Рычаг» (рис. 9). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. Установить количество переходов вальцовки заготовки и рассчитать размеры заготовки по переходам. 4. Основные принципы конструирования наметок под от­ верстия в штампованных поковках. 5. Инструмент, применяемый при ковке поковок. В а р и а н т 1 О 1. Вальцовка заготовок. Обосновать целесообразность применения данного способа. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) в открытых штампах на КГШП для детали «Крышка» (рис. 10). 3. Рассчитать усилие обрезки облоя и пробивки перемыч­ ки, выбрать об резной пресс и привести его техническую ха­ рактеристику. 4. Смазка ручьев штампа при изготовлении поковок. 5. Штамповка поковок с применением ТМО. В а р и а н т 9 28 to40 Б-Б 25 ± E Z B 30 Ш 2 4 1 -2 8 5 HB № рисунко Наименование Материал 9 Рычаг Сталь 35 \J R a 2 0 ( у Et6x52HUx60H8xSD9 1 5 6 -2 2 9 HB № р и с у н к о Наименование Материал 10 Крышка Сталь 25ХГТ 1. Завершающие и отделочные операции при изготовлении штампованных поковок. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Вал» (рис. 11). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Способы повышения точности штампованных поковок. 5. Основные принципы изготовления поковок на горяче­ штамповочных автоматах. В а р и а н т 1 1 В а р и а н т 12 1. Основные этапы разработки техпроцесса штамповки поковок. 2. Выработать более рациональный способ штамповки и разработать чертежи штампованной поковки (холодной и го­ рячей) для детали «Шестерня» (рис. 12). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. Установить температурный интервал штам­ повки и вид нагревательного устройства. Привести его техни­ ческую характеристику. 4. Преимущества и недостатки безоблойной штамповки поковок. 5. Заготовительные ручьи молотовых штампов. 31 \ / R a 2 0 ( у 361 4 0 -4 5 HRC N® р и с у н к о Наименование Материал 11 Вал Сталь 40ХН \/Rgg3~ \/Ra5~ -Ж} .17 40-c.s \\/RT 10 xA ^ gT) 187-217 HB № р и с у н к о Наименование Материал 12 Шестерня Сталь 40 1. Типы и роль заусенечной канавки при штамповке поко­ вок в открытых штампах на КГШГТ. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Блок шестерен» (рис. 13). 3. Рассчитать усилие штамповки при изготовлении данной ноковки и выбрать необходимое штамповочное оборудование. Привести его техническую характеристику. 4. Определить переходы штамповки разработанной поков­ ки. Привести эскизы переходов штамповки с указанием соот­ ветствующих размеров. 5. Раскатка кольцевых заготовок. В а р и а н т 13 В а р и а н т 14 1. Правка поковок. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Цапфа» (рис. 14). 3. Определить вид и количество переходов штамповки с приведением соответствующих эскизов поковки по перехо­ дам. 4. Рассчитать размеры ручьев по переходам для данной поковки. 5. Ковка. Операции ковки поковок. 34 u>КУл л/R q 2.5 x/ rI 2 0 ^ 7 ) 2 4 1 -2 8 5 ИБ KP р и с у н к о Наименование Материал 13 Блок иестерен Сталь 25ХНЗА 3. Принципы разработки наборных переходов при штам­ повке поковок на ГКМ. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) в открытом штампе КГШП для детали «Шестерня» (рис. 15). 3. Выбрать тип и определить размеры заусенечной канав­ ки при штамповке данной поковки. 4. Рассчитать усилие обрезки облоя и пробивки перемыч­ ки и выбрать обрезной пресс. Привести его техническую ха­ рактеристику. 5. Привести схему комбинированного штампа для данной поковки, описать его конструкцию и принцип работы. В а р и а н т 16 1. Особенности штамповки поковок типа колец и втулок на ГКМ. 2. Разработать чертежи поковки (холодной и горячей) штампованной в открытом штампе КГШП для детали «Шес­ терня» (рис. 16). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Рассчитать усилие штамповки поковки по п. 2 и выбрать соответствующее штамповочное оборудование. Привести его техническую характеристику. 5. Электровысадка, ее преимущества и недостатки. В а р и а н т 1 5 37 L*>OO \А^ч7) 197-241 MB NT оисунка Наименование Материл 16 Шестерня Сталь 45 1. Предложить прогрессивный способ изготовления по­ ковки для детали «Блок шестерен», изображенной на рис. 17, и разработать чертежи поковки (холодной и горячей). 2. Выбрать способ нагрева заготовки при изготовлении данной поковки, установить температурный интервал штам­ повки и вид нагревательного устройства. Привести его техни­ ческую характеристику. 3. Рассчитать усилие штамповки поковки по п. 1 и выбрать соответствующее оборудование. Привести его техническую характеристику. 4. Особенности штамповки поковок на гидравлических прессах. 5. Смазка и ее роль в процессах горячей обработки металлов. В а р и а н т 1 8 1. Методика разработки чертежа кованой поковки. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) в открытом штампе КГШП для детали «Шестерня» (рис. 18). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Выбрать тип и определить размеры заусенечной канав­ ки при штамповке поковки по п. 2. 5. Рассчитать усилие обрезки облоя и пробивки перемыч­ ки и выбрать обрезной пресс. Привести его техническую ха­ рактеристику. В а р и а н т 17 40 ч/ Rq2,5 .J Red,£5 ~ [7 Z 7 7 Z 3x45 2 ф о с к и v/lEML7 / / ? 102-< 4/Ra^ 5 \J R a 2 0 ( y 196-217 HB № р и с у н к с Наименование Материал 17 Блок шестерен Сталь 18ХГТ \/Ra20G/) 187-217 HB № рисунка Наименование Материал 18 Шестерня Сталь 40Х 1. Система выталкивания поковки в штампах КГШП. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня» (рис. 19). 3. Определить вид и количество переходов штамповки данной поковки с приведением соответствующих эскизов по­ ковки по переходам. , 4, Привести общую классификацию основных ковочных операций. Протяжка, ее разновидности и область применения. 5. Конструкция и материал матриц и пуансонов обрезных штампов. В а р и а н т 19 В а р и а н т 20 1. Конструкция штампа ГКМ. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня» (рис. 20). 3. Выбрать способ нагрева заготовки, установить темпера­ турный интервал штамповки, тип и параметры нагревательно­ го устройства. 4. Рассчитать усилие штамповки и выбрать штамповочное оборудование. Привести его техническую характеристику. 5. Средства механизации и автоматизации ковочных и штамповочных операций. 43 2x45- 2 Фаски \ /R a U 5 0,5x45° 2 ф о с к и 1 v /R a 0,63 27 7 7 2 7 7 7 1 2x45* 2 Ф аски ______60-0/ ?¥ OJ s/Ro. 0,63 \/Rg 10/ 0,06 A \ A » e o ( v / ) 241-285 НБ № Р и с у н к а Наименование Материал 19 Шестерня Сталь 25ХГТ 2 4 1 -2 8 5 НВ NT рисунка Наименование Материал 20 Шестерня Сталь 25ХГТ 1. Методика анализа технико-экономического уровня куз­ нечно-штамповочного производства. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Муфта» (рис. 21). 3. Выбрать- способ штамповки и рассчитать переходы штамповки при изготовлении данной поковки. Привести эски­ зы переходов штамповки. 4. Особенности горячей штамповки труднодеформируе- мых сталей и сплавов. 5. Контроль качества поковок. В а р и а н т 22 1. Использование при штамповке поковок предвари­ тельно фасонированных заготовок. Основные методы их изготовления. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Ступица реактора» (рис. 22). 3. Выбрать способ штамповки данной поковки, рассчитать размеры и привести эскизы переходов штамповки. 4. Рассчитать усилие штамповки и выбрать штамповочное оборудование. Привести его техническую характеристику. 5. Способы очистки поковок и заготовок. В а р и а н т 2 1 46 1x45° JO. ZШ /^ /Л дЙ И0^|А) 19*u*o N/Rt QJg ч/R a 2,5 30ЭД 1x45" 4x1 °-°6 1 A 1 ~V,/Ra a,5 \ / R ^ 2 0 U ) 241-285 HB № р и с у н к о Наименование Материал 2 2 Ступица реактора Сталь 25ХНЗА В а р и а н т 23 1. Методика выбора переходов штамповки поковок с по­ мощью построения эпюры сечений расчетной заготовки. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Поршень» (рис. 23). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Изготовление поковок методом радиальной ковки. 5. Инструменты и оборудование, применяемые для ковки поковок и заготовок. В а р и а н т 24 1. Вальцовка заготовок и поковок. Конструкция штампов для вальцовки. Методика расчетов переходов вальцовки. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Кольцо наружное» (рис. 24). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Рассчитать усилие штамповки данной поковки и вы­ брать штамповочное оборудование. Привести его техниче­ скую характеристику. 5. Штамповка поковок в состоянии сверхпластичности. 49 я«? in<Т> 0,06 у^°_г'5,/й0 а,5. 45±0,31 . у у 7 . 2 5 ч/R a 0,зг^717 Е У 7 " Д 1 ЗОЮ,105 10 V iRa г,5 Z Z S хгГ Ось центров 1,6гопх r t £1 3 7 103 0,04 Л/Ка 1,85 т О 0,01 — 0,0! \А^чЛ 187-217 НБ № рисунка Наименование Материал 23 Порыень Сталь 40 \ / к о г о ( У ) 196-217 НВ N4 рисунка Наименование Материал 24 Кольцо наружное Сталь 18ХГТ 1. Молотовые штампы. Ручья молотовых штампов. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня промежуточная» (рис. 25). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Выбрать способ нагрева заготовки, установить темпера­ турный интервал штамповки, тип и параметры нагревательно­ го устройства для изготовления поковки по п. 2. 5. Привести схему штампа совмещенного действия для обрезки облоя и пробивки перемычки, описать его конструк­ цию и принцип работы. В а р и а н т 26 1. Штамповка шестерен с зубом на КГШП. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Звездочка» (рис. 26). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Рассчитать усилие штамповки и выбрать штамповочное оборудование, привести его техническую характеристику. 5. Конструкция штампа ГКМ. Ручьи штампов ГКМ. В а р и а н т 25 52 1. Штамповка поковок на горячештамповочных автоматах. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Колесо зубчатое» (рис. 27). 3. Рассчитать усилие штамповки данной поковки и вы­ брать штамповочное оборудование. 4. Ковочные операции - осадка, прошивка, передача, скручивание. 5. Технико-экономическое обоснование выбранного спо­ соба штамповки поковки по п. 2. В а р и а н т 28 1. Накатка зубчатых колес и звездочек. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Вал-шестерня» (рис. 28). 3. Рассчитать параметры наборного перехода при штам­ повке данной поковки. 4. Рассчитать усилие штамповки в окончательном формо­ вочном ручье и выбрать ГКМ. Привести техническую харак­ теристику машины. 5. Ковочные слитки. Методы повышения коэффициента использования металла слитков. В а р и а н т 27 55 о-\ 0,5 1,5 0 ,6x45° yfRo, 2.5 R2 Г X 0,6x45° \ / R a 0,63 \ \ / R t t g,5 2гтах J X \ / R a 2 0 ( V ) 217-241 HB № Рисунка Наименование Материал 27 Колесо зУБматое Сталь 18ХГТ 1. Область применения специализированных машин при изготовлении поковок. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) для детали «Шестерня» (рис. 29). 3. Определить вид и размеры заготовки для изготовления данной поковки. 4. Рассчитать усилие штамповки поковки по п. 2 и выбрать штамповочное оборудование. Привести его техническую ха­ рактеристику. 5. Безотходная штамповка поковок, преимущества и не­ достатки. В а р и а н т 30 1. Основные принципы конструирования наметок под от­ верстия в штампованных поковках. 2. Разработать чертежи штампованной поковки (холодной и горячей) в открытом штампе КГШП для детали «Фланец» (рис. 30). 3. Выполнить эскизы ручьевых вставок по переходам при изготовлении данной поковки с указанием необходимых раз­ меров. 4. Привести эскиз штампа простого действия для обрезки облоя, описать его конструкцию и принцип работы. 5. Штамповка поковок с применением термомеханической обработки. В а р и а н т 29 58 \А»2 °И 2 2 9 -2 6 9 ИВ № р и с у н к о Наименование Материал 30 Ф/юнец Сталь 45 ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Брюханов, А.Н. Ковка и объемная штамповка: учебное пособие для машиностроительных вузов / А.Н. Брюханов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 408 с. 2. Охрименко, Я.М. Технология кузнечно-пггамповочного производства: учебник для вузов / Я.М. Охрименко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. — 352 с. 3. Семенов, Е.И. Ковка и объемная штамповка: учебник для вузов / Е.И. Семенов. - М.: Высшая школа, 1972. - 352 с. Дополнительная 4. Ковка и объемная штамповка стали: справочник: в 2 т. / под ред. М.В. Сторожева. - М.: Машиностроение, 1967. - Т. 1. - 435 с. 5. Ковка и объемная штамповка стали: справочник: в 2 т. / под ред. М.В. Сторожева. - М.: Машиностроение, 1968. - Т. 2. - 448 с. 6. Ковка и штамповка цветных металлов: справочник. - М.: Машиностроение, 1971. - 232 с. 7. Атрошенко, А.П. Горячая штамповка трудно деформи­ руемых материалов / А.П. Атрошенко, В.И. Федоров. - JL: Машиностроение, 1979. -2 8 7 с. 8. Эдуардов, М.С. Штамповка в закрытых штампах / М.С. Эдуардов. - JL: Машиностроение, 1977. - 302 с. 9. Шнейберг, В.М. Кузнечно-штамповочное производство Волжского автомобильного завода / В.М. Шнейберг, И.Л. Ака- ро. - М.: Машиностроение, 1977. - 302 с. 10. Бабенко, В.А. Объемная штамповка. Атлас схем и типо­ вых конструкций штампов: учебное пособие / В.А. Бабенко, В.В. Бойцов, Ю.П. Волик. - М.: Машиностроение, 1982. - 104 с. 61 11. Вербицкий, Е.И. Курсовое проектирование по горячей штамповке / Е.И. Вербицкий, И.Г. Добровольский. - Минск: Вьпл. школа, 1978. - 208 с. 12. Доборовольский, И.Г. Методическое пособие по курсам «Технология ковки и горячей штамповки» и «Проектирование цехов» для студентов специальности 1-36 01 05 «Машины и технология обработки материалов давлением»: в 2 ч. / И.Г. Доборовольский, B.C. Карпицкий. - Минск: БИТУ, 2006. - Ч. 2. Методические указания по курсовому проектированию. - 38 с. 13. Поковки из углеродистой и легированной стали, изго­ товляемые ковкой на прессах. Припуски и допуски: ГОСТ 7062-79. - М.: Издательство стандартов, 1983. - 57 с. 14. Поковки из углеродистой и легированной стали, изго­ товляемые свободной ковкой на молотах. Припуски и допуски: ГОСТ 7829-70. - М.: Издательство стандартов, 1980. - 40 с. 15. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски: ГОСТ7505-89. - М.: Издательство стан­ дартов, 1894.-29 с. 16. Технические требования к поковкам: ГОСТ 8479-70. - М.: Издательство стандартов, 1970. - 7 с. 17. Инструмент кузнечный для ручных и молотовых работ: ГОСТ 11384-75 - ГОСТ 11435-78. - М.: Издательство стан­ дартов, 1976. - 143 с. 62 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ................................................................................. 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ............ 4 Введение....................................................................................... 4 1. Маршрут изготовления и проектирования поковок.........4 2. Материалы, заготовки. Термомеханический режим....... 5 3. Ковка........................................................................................ 6 4. Штамповка на молотах......................................................... 7 5. Штамповка на прессах.......................................................... 8 6. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). 9 7. Изготовление полуфабрикатов и поковок на специализированных машинах....................................... 10 8. Завершающие и отделочные операции.............................. 11 9. Технический контроль поковок.......................................... 12 Заключение................................................................................. 12 Лабораторные работы................................................................ 13 Курсовой проект..................... .................................................. 13 Контрольное задание.................................................................. 15 ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ......................... 16 Литература................................................................................... 61 Учебное издание ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 1-36 01 05 «Машины и технология обработки материалов давлением» С о с т а в и т е л и : КАРПИЦКИЙ Виктор Сергеевич ИВАНИЦКИЙ Денис Михайлович Редактор И.Ю. Никитенко Технический редактор О.В. Дубовик Компьютерная верстка О.В. Дубовик Подписано в печать 10.01.2009. Формат 60х84‘/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Уел. печ. л. 3,72. Уч.-изд. л. 2,91. Тираж 100. Заказ 1270. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0131627 от 01.04.2004. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.