Ковка и объемная штамповка

Размеры заусенечной канавки (1, табл.2.2): 
 
 
 

8 
 

Величина  для КГШП:

Объём заусенца:

, где

- площадь поперечного  сечения заусенечной канавки;

  - коэффициент заполнения металлом канавки для заусенца;

- длина заусенца  по замкнутой линии, проходящей  через центры тяжести поперечных  сечений заусенца.

=676 мм 

2.   Выбор переходов  штамповки

      При штамповке поковок с удлиненной  осью большое распространение  получил способ определения переходов  на основании анализа эпюр  диаметров и сечений. Однако  и в этом случае не исключаются  элементы субъективного подхода;  эти можно объяснить различные  решения, принимаемые различными  заводами с одинаковым объемом  производства при штамповке одинаковых  поковок. Некоторые объективные  данные для определения переходов,  при штамповке, выражаются в  следующих показателях:

          Работа, необходимая на преобразование  заготовки простой формы в  фасонную, при прочих равных условиях пропорциональна величине α: 

        - наибольший диаметр эпюры приведенных диаметров.

  - средний  диаметр эпюры приведенных диаметров, численно равный наименьшему диаметру заготовки из которого можно изготовить данную поковку. 

      Расход работы в подготовительных  ручьях зависит от величины  пути, на которой происходят перемещения  в утолщённую часть. Это может  быть учтено величиной β. 

- длина  поковки 

     Диаграмма  А.В. Ребельского, составленная по опытным данным, облегчает подбор ручьёв при штамповке силами, перпендикулярными к оси заготовки, в координатах с поправкой на абсолютную массу поковок G.

     По данной диаграмме проводим  подбор ручьёв при , , получаем область № 5                                                                                                                            - область штамповки с протяжным и комбинацией подкатного и протяжного ручьев.

      Штамповка осуществляется в три  ручья: протяжным и комбинацией подкатного и протяжного, черновом и чистовом.

1. Коэффициент подкатки

     Средняя расчётная заготовка  является первым приближением  к исходной заготовке для штамповки  данной заготовки, поэтому расчётную  заготовку целесообразно сравнивать  со средней заготовкой. В этом  случае не трудно установить, что при штамповке хуже заполняются  сечения поковки, соответствующие  максимальному диаметру расчётной  заготовки, следовательно тем больше должен быть набор или подкатка металла в заготовительном ручье. Необходимый общий коэффициент подкатки: 

     В следствие последовательной обработки в ручьях суммарный коэффициент подкатки: 

- коэффициент  подкатки в 1,2….n ручьях.

     Выбор заготовительных ручьёв. Число  ручьёв с соответствующей подкаткой  выбирают, исходя из того, что  суммарный коэффициент подкатки  в них должен быть больше  или равен необходимому коэффициенту  подкатки, а число ручьёв должно  быть минимальным: 

Значения  следующие:

- для комбинационного 1,6

- для предварительного        1,1

-для окончательного             1,05 
 

3.   Определение размеров заготовки!!!

      Расчётной называется условная (воображаемая) заготовка  с круглыми поперечными сечениями, площади которых равны суммарной  площади соответствующих сечений  поковки и заусенца.

      Отсюда  следует, что  , где , , -

площади поперечного сечения соответственно расчётной заготовки в произвольном месте, поковки, заусенца. Полученная площадь  приравнивается к кругу, которого является

диаметром  расчётной заготовки и определяется из равенства: 

    Определив ряд значений  для характерных поперечных сечений поковки ,отложив отрезки поперечных поперечных диаметров на линиях этих сечений (симметрично оси) и соединив крайние точки отрезками прямых и плавными линиями ,кривыми ,получим чертёж расчётной заготовки.  

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

     Рассчитав значение для характерных сечений поковки, отложив отрезки полученных диаметров на линиях сечений, симметрично по отношению к оси и соединив отрезками прямых получим эпюру приведённых диаметров. Расчётную заготовку в натуральную величину,  т.е. в масштабе 1:1.

Если  в масштабе отложить по ординатам характерные сечения в виде отрезков: , то соединив концы этих отрезков получим эпюру сечений расчётной заготовки. Принимаем масштаб 1:40.

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

;

     Следовательно, эпюрой сечений называют такую диаграмму, каждая ордината которой в определённом масштабе , представляет собой соответствующую площадь поперечного сечения расчётной заготовки.

Отсюда  ясно, что объём расчётной заготовки равен объёму поковки с заусенцем: 
 

Средней расчётной  заготовкой называется цилиндр диаметром ; длиной, равной длине поковки и объёмом . 

Площадь сечения  средней расчётной заготовки: 

Диаметр средней  расчётной заготовки: 

Высота эпюры  среднего сечения: 

Длина заготовки (из условия постоянства объема принимаем):      

Принимаем

     Площадь  поперечного сечения заготовки: 

1.   Расчёт  массы  заготовки.

     Масса исходной заготовки складывается из массы поковки и отходов: 

     Масса поковки:

      Массу заусенца определяют как долю от объёма канавки для заусенца, умноженную на плотность материала поковки:

,где

ρ – периметр поковки в плоскости разъёма,

;

  - плотность стали; 
 

     Масса угара составляет примерно 0,5 - 1% от массы нагреваемой заготовки: 

      Массу клещевины определяют в зависимости от диаметра заготовки или оттянутой под клещевину части заготовки: 
 

     Заготовку рассчитывают в зависимости от способа штамповки и наличия тех или иных ручьёв.

4. Определение температурного режима нагрева

     Высокая производительность и  нагрузка по времени основного  штамповочного оборудования возможно  только при соответствующем нагреве  исходных заготовок, сокращением  до минимума вспомогательного  времени.

     Заготовки нагревают в современных  индукционных установках, обеспечивающих  высокую точность и стабильность  с помощью датчиков активного  контроля и системы автоматической  наладки.

     Расчёт индукционного нагрева:

Материал заготовки: Сталь 5

1. Размер заготовки: d=48.66 мм; l=167 мм.
2. Продолжительность нагрева:

 

;

;

;

; 

3. Часовая производительность установки нагрева

 

4. Выбор типа генератора:

Необходимая частота тока вычисляется: 

 для 

  
 

Ориентировочные значения мощности генератора:

, где  

     В  результате расчёта получим: 

     По найденным значениям  и выбираем генератор типа

ВГО – 250 – 2500 с напряжением 750 В, частотой 2600 Гц и мощностью 250кВт.

Определение размеров индуктора:

     Внутренний  диаметр спирали индуктора определяется  по формуле: 

     Длина  индуктора в нагревателе методического  действия:

, где 

;

;

Перейдем  на двухручьевую систему с одновременным использованием двух  индукторов.

      Длина индуктора 

      Число витков индуктора  
 

   

   Значение  реактивного сопротивления индуктора,  отнесённое к одному витку: 

   Значение  активного сопротивления индуктора,  вносимого заготовкой и отнесённого  к одному витку: 

 ; ; ; ; А=0,3;  

     Значение реактивного сопротивления  индуктора, вносимого заготовкой, определяют по формуле: 

где  

     Значение эквивалентного активного  и реактивного сопротивления,  отнесенного к одному витку,  определяется по формуле: 
 

     Полное  сопротивление индуктора, отнесённое  к одному витку:

 

     Определим  электрическую мощность, подводимую  к индуктору: 

     Полезная  мощность: 
 

     Электрическая  мощность: 

     Величина  термического КПД индуктора: 

     Электрическая  мощность, подводимая к индуктору: 
 

   Определим  число витков индуктора: 

   Ширина  трубки индуктора: 

   Толщина  стенки трубки спирали индуктора:\ 

   Площадь  отверстия трубки: 

        Высота трубки индуктора: 

Полученное значение высоты трубки удовлетворяет условию  , что дает основание обойтись одной ветвью охлаждения. 
 
 

          Реактивная мощность конденсаторной  батареи определяется по формуле: 

где

           Для конденсаторной батареи выбираем  конденсатор типа ПМВ-1-1 с 

             Требуемое количество конденсаторов  в батареи 

То есть необходимые  данные для нагрева заготовки  диаметром 45 мм следущие:

-тип генератора  ВГО – 250 – 2500;