Вільне штампування

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний технічний університет України «КПІ»

Кафедра міжнародної економіки Факультет менеджменту та маркетингу Розрахункова робота з дисципліни «Системи технологій»

на тему «Вільне штампування»

Виконала: Панченко Тетяна студентка ІІ курсу ФММ, гр. УВ-92

Перевірила: ст. викладач Калапа Тетяна Вікторівна Київ 2011

• ЗМІСТ
• 1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
• 1.1 Вільне кування. Сутність і процес технології вільного кування
• 1.2 Обладнання для вільного кування
• 2. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА
• Висновок
• Список використаної літератури

1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Вільне кування. Сутність і процес технології вільного кування

При вільному куванні гарячий метал поступово пластично деформується ударами бойка молота або під натисками бойка преса і приймає форму заданої поковки. У процесі ковки метал необмежено тече в усі сторони в просторі між бойками. Кують метал литої і катаний. У литому металі при куванні дендритна структура перетвориться в волокнисту, а в катанні вже існуюча волокниста структура може дещо поліпшуватися. Завдяки цьому кування забезпечує підвищення механічних властивостей металу. Зміна структури і властивостей металу при куванні залежать від його вихідних властивостей і структури, від термічного режиму кування і від ступеня його обтиснення (уковування).

Коефіцієнт уковування

де F1 — велика,

F2 — менша площа перерізу поковки відповідно до кування і після неї.

Але при осаді F1 — площа, а після кування (велика), до F2 — кування (менша). При протяжці, навпаки, F1 — площа перерізу до кування (велика), а F2 — після кування (менша). Величину коефіцієнта уковування при куванні відповідальних поковок приймають рівною 3−5, а іноді і більше.

Допустимі максимальна і мінімальна температури кування для кожного металу (для сталі кожної марки) суворо регламентувати, а ступінь деформації при куванні не повинна бути близька до критичної.

Вільним куванням виготовляють невеликі партії поковок або поодинокі поковки різних форм і розмірів (рисунок 2.1, а) вагою від кількох сот грамів до 350 т (3,5 Мн), а іноді і більше.

Розрізняють ручну і машинну ковку. Ручне кування застосовують відносно рідко для виготовлення невеликих поковок в окремих ремонтних майстерень. У всіх інших випадках користуються машинної ковкою.

Вручну кують поковки на ковадлах вагою 150 кг (1500 н) і більше (малюнок 2.2).

При цьому поковки тримають кліщами на ковадлі 1 і ручником 2 вказують, куди слід наносити удари кувалдою 3 вагою 10−20 кг (100−200 н).

Малюнок 2.1 Кування, виготовлені вільним куванням а, і побудова креслення поковок б

Малюнок 2.2 Інструмент для ручного кування

При ручному куванні застосовують підкладний інструмент (рисунок 2,2): пробійники-борідки 4 — для пробивання отворів, зубила 5 — для металу розрубки, гладилки 6 — для вирівнювання плоских поверхонь, обтискача 7 — для обробки циліндричних поверхонь та ін.

Машинну ковку виконують на кувальних молотах і пресах. Її застосовують, якщо виготовлення поковок більш досконалим методом — штампуванням — економічно невигідно або технічно неприйнятно, наприклад коли кількість поковок невелика або їх вага і розміри досить значні.

При машинному куванні заготовку кладуть на нижній нерухомий бойок молота або преса і деформують її верхнім рухомим бойком безпосередньо, або з застосуванням підкладного інструменту і найпростіших пристосуванні. Бойки можуть бути плоскими або фасонними (рисунок 2.3, а). Підкладним інструментом служать: обтискача (рисунок 2.3, б) — для обробки циліндричних і гранованих поверхонь, пережимки (рисунок 2.3, е) — для утворення різних заглиблень, розкочування г — для місцевої витяжки і створення дрібних поглиблень, сокири д — для металу рубки, прошивки е — для пробивання та калібрування отворів і т. п. Для переміщення, підтримування і перевертання поковок застосовують різні кліщі ж.

Вузькі поглиблення, пази, канавки, отвори малих діаметрів і т. п. при куванні отримати важко або неможливо. Тому їх звичайно не роблять, а залишають у відповідних місцях поковок надлишки металу — напуски (див. малюнок 2.1).

Розміри поковок у порівнянні з розмірами готових деталей збільшують на величину припусків (див. малюнок 2.1), зрізаних потім обробкою різанням. Величини припусків встановлюють такими, щоб після видалення поверхневого шару металу, пошкодженого при куванні, забезпечити необхідну точність, чистоту і якість поверхонь виготовленої деталі.

Основні операції вільного кування:

Осадка (рисунок 2.3, з) — збільшення площі поперечного перерізу заготовки за рахунок зменшення її висоти. Осадку виконують ударами молота по торця заготовки і застосовують при куванні дисків, поковок для шестерень і т. п. Щоб уникнути вигину довжину осаджуємо заготовки беруть приблизно не більше 2,5 її діаметра. Осадку частини заготівлі називають висадкою (2,3 малюнок, і).

Висаджувати можна головки болтів і т.п.

Протяжка (рисунок 2.3, к) — збільшення довжини заготовки за рахунок зменшення площі її поперечного перерізу. Протяжку виконують послідовним обтисненням заготовки з поступовою подачею її уздовж осі і поворотом навколо цієї ж осі на 90° після кожного обтиснення. Протяжку застосовують при куванні довгих поковок.

Розплющування (рисунок 2.3, л) — збільшення ширини перерізу заготовки за рахунок зменшення я його висоти при горизонтальному положенні заготовки на нижньому бойку молота. Розплющування застосовують для отримання з круглих заготовок поковок виду пластин і т.п.

Малюнок 2.3 Інструмент, прийоми і технології вільного кування

Розкочування (рисунок 2.3, м) — збільшення діаметра кільцевої заготовки за рахунок зменшення товщини її стінок. Розкочування здійснюють обтисненням кільця на оправці при безперервному його повертанні.

Згинання (рисунок 2.3, н) виконують у підкладному штампі із застосуванням підкладного розкочування або, затиснувши заготівлю між бойками молота, згинають її ударами кувалди.

Рубку (рисунок 2.3, о) зазвичай здійснюють у два прийоми. Спочатку заготівлю надрубують сокирою, а потім, перевернувши на 180°, квадратом відсікають надрубленну частину.

Прошивку (рисунок 2.3, п) виконують у три прийоми. Спочатку ударами молота глибоко вганяють у поковки прошивень. Потім поковки з прошивним перевертають, кладуть на підкладне кільце і легким ударом видаляють прошивень з отвору. Це глухий отвір називають наміткою, а залишився шар металу — плівкою. Потім прошивним видаляють і залишився шар металу — плівку. Утворений при цьому відхід металу називають видрою.

Передача (рисунок 2.3, р) — зміщення однієї частини заготовки відносно іншої. При передачі заготівлю спочатку надрубують, а потім, користуючись підкладками, зміщують одну її частину відносно інший.

Крім розглянутих, при куванні застосовують і деякі інші операції.

Матеріалом для дрібних і невеликих поковок служить прокат круглого або прямокутного перерізу. Великі поковки вагою в кілька сотень кг (кілька кн) кують з спеціальних катаних ковальських заготовок. Найбільш важкі поковки кують з сталевих злитків.

Вага заготовки для середньої поковки визначають, підсумовуючи ваги: обробленої деталі, припусків, напусків, технологічних відходів (видра і т д.) І чаду металу (від 1,5 до 3,0%). Якщо поковки виготовляють головним чином осадкою (диски, поковки для шестерень і т.п.), Те заготовку можна вибрати циліндричної. За вагою визначають її обсяг, а потім обчислюють діаметр і Довжину, вважаючи, що співвідношення діаметра до довжини повинне бути приблизно 1:2,5.

Для поковок з довгою віссю, виготовлених головним чином протяжкою, заготівлю також можна вибрати циліндричної. Діаметр такої заготівлі спрощено визначають, вважаючи, що максимальна площа перерізу поковки з припущеннями і напуском рівновелика площі перерізу заготовки. Знаючи діаметр і обсяг заготівлі, визначають її довжину.

Технологія виготовлення середніх поковок вільного кування з круглого прокату наступна: рубання прокату на заготовки при діаметрі приблизно до 80 мм (для м’якої сталі) на потужних прес-ножицях в холодному стані, а при більшому діаметрі - з підігрівом на прес-ножицях або в гарячому стані на молотах; нагрів заготівок до температури кування в камерній печі або в іншому нагрівальному пристрої; кування в декількох переходах і, якщо необхідно, термічна обробка для отримання заданої структури і властивостей металу. Переходи кування, наприклад при куванні кільця з прокату круглого, можуть бути наступними (малюнок 2,3): осаду заготовки 1, обкатка по діаметру 2, прошивка отвори 3, розкочування на оправці 4.

Молот, необхідний для кування заданих поковок, вибирають за вагою падаючих частин G. Ця вага встановлюють залежно від матеріалу поковки, її ваги та складності форми (за довідковими таблицями) або визначають її розрахунком. Найбільш просто величину G можна визначити за формулою

де Н — умовна величина питомого опору металу деформуванню при температурі закінчення процесу кування, н/м2 (кГ/см2),

F — площа проекції поковки на площину бойка в кінці кування, м2 (см2).

Якщо ковку виконують на пресі, то необхідне зусилля преса вибирають приблизно рівним вазі падаючих частин молота в кн (т), помноженому на 1000.

1.2 Обладнання для вільного кування

Дрібні поковки зазвичай кують на пневматичних молотах, великі - на пароповітряних кувальних молотах, а дуже великі і тяжкі на гідравлічних пресах. кування лиття штампування собівартість

Пневматичний молот (рисунок 2,4) має два циліндри: компресорний 1 і робочий 2. Поршень компресорного циліндра 14 нагнітає повітря, що приводить у рух робочий поршень 12, який одночасно служить і довбнем молота. Зворотно-поступальна хода поршня компресорного циліндра здійснюється кривошипно-шатунних механізмом 13, пов’язаним з електродвигуном 10 через редуктор 11.

Обидва циліндра молота з'єднані повітряними каналами так, щоб стиснене повітря поступало в робочий циліндр поперемінно знизу і зверху, змушуючи довбень молота рухатися вгору або вниз.

Управління молотом здійснюється повітряними кранами 3, встановленими в каналах, що з'єднують циліндри 4. Крани відкриваються і закриваються з допомогою ножний педалі 9 або рукояткою. Крановий розподіл повітря забезпечує роботу молота одиничним і чи кількома ударами, автоматично наступними один за іншим, а також дозволяє утримувати довбень на вазі, притискати поковки до нижнього бойку, утримувати довбень нерухомо у верхньому положенні при працюючому компресорі.

Верхній бойок 5 молота хвостовиком форми ластівчиного хвоста і клином прикріплюється до довбня молота, а нижній 6 — до подушки 7, яка встановлюється на масивному металевому підставі - шабота 8. Шабот зі станиною молота не пов’язаний.

Пневматичні молоти виготовляють з вагою падаючих частин (сумарна вага поршня-довбня і верхнього бойка) від 50 кг (0,5 кн) до 1 т (10 кн), а іноді і більше. Вага шабота повинен бути в 15 — 20 разів більше ваги падаючих частин молота. Число ударів молота на хвилину може досягати 250.

Пароповітряні молоти приводяться в дію парою або стисненим повітрям. Їх поділяють на молоти простого і подвійної дії. У молотів простої дії пар або повітря застосовують тільки для підйому довбня, у молотів подвійної дії - як для підйому довбня, так і для додаткового натискання на поршень при русі довбня вниз.

Це дає можливість істотно збільшувати енергію удару молота.

У двустійкові кувального пароповітряного молота подвійної дії (рисунок 2,5) поршень 1 пов’язаний штоком 2 з довбнем 3, до якого прикріплений верхній бойок 4.

Нижній бойок 5 встановлений на подушці 6, прикріпленою до шабота7.

Малюнок 2.4. Пневматичний молот і схема його роботи

Малюнок 2.5 Двохстійний кувальний, пароповітряний молот подвійної дії арочного типу

Пар через золотник 10 надходить поперемінно у верхнє або нижнє робочий простір циліндра 9. Управління золотником 10 здійснюється рукояткою 8, якою маніпулює машиніст молота по коваля команді. Стійки молота і шабот встановлюють на окремих фундаментах.

Такі молоти, як і пневматичні, можуть працювати одиничними ударами, повторювати удари автоматично, затискати поковки між бойками, утримувати довбню у верхньому положенні.

Для зручності роботи коваля напрямні довбні двухстійкового молота для вільного кування зроблені короткими і між бойками і нижніми частинами стійкий 11 залишено достатньо місця.

Виготовлені пароповітряні кувальні молоти можуть мати вагу падаючих частин (поршня, штока, довбні, верхнього бойка) від 0,5 т (5 кн) до 5 т (50 так), а рідше і більше. Пар або стиснене повітря, що подається в молот, має тиск 6−8 кГ/см2 (600 — 800 км/м2).

Більшу частину енергії удару молота сприймає Шабот. Тому вага шабота перевищує вагу падаючих частин молота в 15 — 20 разів. Шабот молота встановлюють на масивному і глибокому залізобетонному фундаменті. Вага фундаменту молота перевищує вагу його падаючих частин приблизно в 100 разів. Пристрій таких фундаментів дуже трудомістким, складно і дорого.

Незважаючи на застосування важких шабота і пристрій масивних фундаментів, удари ковальських молотів викликають значні струсу ґрунту, які шкідливо впливають на працюючих, на стан будівель і споруд, порушують точність роботи інших машин, приладів і т. д. Це один з основних недоліків роботи ковальських молотів.

Для усунення цього недоліку шабота ковальських молотів тепер встановлюють на фундаментах з підружинювання. Частина такого фундаменту, підтримуюча Шабот, підвішується або встановлюється на спеціальному пружинному пристрої.

Будучи досить масивної і маючи можливість кілька коливатися за рахунок підресорювання пружин, вона практично поглинає струсу, що виникають при роботі молота.

Кувальний гідравлічний прес (малюнок 2.6, а) має працівник (головний) циліндр 1, встановлений у верхній (нерухомої) поперечині 3, званої інакше архітравом. Ця поперечина з'єднана колонами 5 з нижньою поперечиною 6 преса, встановленої на фундаменті. Робітник (головний) плунжер 2 преса з'єднаний з рухомою поперечиною (траверсою) 4, яка може рухатися по колонах. На рухомий і нижньої поперечках відповідно встановлені нижній і верхній бойки преса 11 і 12.

Робітничий рух рухомий поперечки 4 здійснюється під натиском головного плунжера 2, а зворотний рух завдяки дії підйомних циліндрів 8 з поворотними плунжерами 7, пов’язаними з поперечиною тягами 9 і 10.

Потужні гідравлічні преси мають декілька робочих циліндрів.

Малюнок 2.6 Гідравлічний кувальний прес і схема

Гідравлічний прес забезпечує: підтримування рухомої траверси на вазі при встановленні або переміщенні заготівлі, холостий хід траверси вниз під дією рідини низького тиску — до зіткнення верхнього бойка із заготівлею, робочий хід (деформування заготовки) при дії на плунжер рідини високого тиску і зворотний хід траверси. Гідравлічний прес дозволяє здійснювати максимальний тиск на заготовку при бойка будь-якому положенні.

Гідравлічні преси працюють без ударів і струсів. Їхні робочі зусилля не передаються на фундамент й сприймаються колонами. Тому для них не потрібен Шабот і важкий фундамент.

Гідравлічні преси можуть мати індивідуальну насосну установку для подачі рідини високого тиску або отримувати цю рідину від насосно-акумуляторної установки, що обслуговує кілька пресів. При індивідуальному насосному пристрої робоча рідина — вода або емульсія під тиском 200−400 кг/см2 (20−40 Мн/м2) і більше надходить з насоса високого тиску (малюнок 2.6, б) через акумулятор 2 в робочий циліндр 3 преса 4. Під час пауз у роботі преса 4 робоча рідина, поступають з насоса, накопичується в акумуляторі і потім може витрачатися в кількостях більших, ніж подає насос. Управління роботою преса здійснюється за допомогою пристрою розподілення 5.

Номінальне зусилля кувальних гідравлічних пресів може дорівнювати від 300−600 т (3−6 Мн) до 35 тис. т (350 Мн) і більше.

Сучасні гідравлічні кувальні преси оснащуються висувним столом з нижнім бойком, що дозволяє значно легше вводити заготівлю в робочу зону преса. Кувальні гідравлічні преси тепер оснащують пристроями для автоматичного кування за заданою програмою.

2. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

Таблиця 2.1

Вихідні дані

Завдання:

Визначити: коефіцієнт використання матеріалу; річну потребу металу на програму; середню собівартість заготівки; економічну доцільність одного із процесів виготовлення виробу, якщо цехові витрати — 180%, загальнозаводські витрати — 70%.

Коефіцієнт використання матеріалу:

КВМ = Чиста маса виробу: Норма використання матеріалу

КВМ_Л = 2 / 2,2 = 0,91;

КВМ_Ш = 2 / 2,4= 0,83.

Річна потреба металу на програму:

Річна потреба = Норма використання матеріалу? План випуску

РП_Л = 2,2? 3900 = 8580 кг.

РП_Ш = 2,4? 3900 = 9360 кг.

Середня собівартість заготівки:

Собівартість = (Середня вартість 1 кг заготівок * норма використання

матеріалу) + Витрати на енергію + Основна з/п виробничих робітників

+ Додаткова зарплата виробничих робітників + Відрахування на

соціальне страхування

С_Л = (1,57? 2,2) + 3,02 + 88 + 8,8 + 37,75 = 141,024 грн.

С_Ш = (2,04? 2,4) + 3,86 + 102 + 10,2 + 43,76 = 164,716 грн.

Цехові витрати:

ЦВ = Основна з/п * 1,8

ЦВ_Л = 88? 1,8 = 158,4 грн.

ЦВ_Ш = 102? 1,8 = 183,6 грн.

Цехова собівартість:

ЦС = С + ЦВ

ЦС_Л = 141,024 + 158,4= 299,424 грн.

ЦС_Ш = 164,716 + 183,6 = 348,316 грн.

Загальнозаводські витрати:

ЗВ = Основна з/п * 0,7

ЗВ_Л = 88? 0,7 = 61,6 грн.

ЗВ_Ш = 102? 0,7 = 71,4 грн.

Виробнича собівартість:

ВС = ЦС +ЗВ

ВС_Л = 299,424 + 61,6 = 361,024 грн.

ВС_Ш = 348,316 + 71,4 = 419,716 грн.

Таблиця 2.2

Звіт

ВИСНОВОК

Виконавши розрахункову роботу з курсу «Системи технологій» ми переконалися, що для вибору технології виготовлення заготовки потрібно виходити з економічної раціональності і доцільності кожного методу.

Провівши аналіз виготовлення штока методом лиття і штампування і зробивши необхідні розрахунки можемо визначити, що так як виробнича собівартість литої деталі менша за виробничу собівартість деталі, виконаної штампуванням_, (361,024 < 419,716), то для виготовлення штока більш доцільно застосовувати технологію лиття, адже в такому разі виробнича собівартість одиниці продукції на 58,692 грн. нижча, і, відповідно товар за нижчою ціною буде більш конкурентоспроможним.

Список використаної літератури

1. Конспект лекції з предмету «Системи технологій» вик. Гавриш, 2011

2. Ковка и штамповка Справочник в 4-х томах. Семенов

3. Сторожев М. В. Справочник. Ковка и объемная штамповка стали

4. Титов Ю. А. Свободная ковка. Исходные материалы и заготовительные операции