ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ШТАМПОВОЙ ОСНАСТКИ. Электронный учебник ТП КШО и ШО. Д. В. Терентьев основы технологии производства кузнечноштамповочного оборудования и штамповой оснастки электронный учебник

• Название: Д. В. Терентьев основы технологии производства кузнечноштамповочного оборудования и штамповой оснастки электронный учебник
• Анкор: ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ШТАМПОВОЙ ОСНАСТКИ
• Дата: 08.09.2021
• Размер: 1.4 Mb.
• Имя файла: Электронный учебник ТП КШО и ШО.pdf
• Тип: Учебник; #230423
• страница: 5 из 14

4
.1. Технология изготовления твердосплавных загото-
вок. Применение твердых сплавов для изготовления
деформирующего инструмента, методы порошковой
металлургии.
Приведенная ниже технология [7] (рисунок 4.2) применяется для изготовления заготовок и деталей, как для общемашинострои- тельного применения, так и для оснащения инструмента, предна- значенного для обработки металлов давлением.
Применение твердых сплавов для изготовления де-
формирующего инструмента.
Твердосплавный инструмент при прокатке, объемной штамповке, высадке и вырубке обеспечивает повышение производительности и качества изготавливаемых изделий [3, 7]. Например, если стой- кость стальных вырубных штампов 0,5…1,5 млн. вырубок, то стой- кость штампов, оснащенных твердым сплавом, достигает 20…80 млн. вырубок.

42
Рис. 4.2. Укрупненная технологическая схема производства загото- вок из сплавов на основе WC-Co для оснащения инструмента, предназначенного для обработки металлов давлением
В таблице 4.1 приведены марки твердого сплава наиболее применяемые в обработке металлов давлением (ОМД) со специ- фическими свойствами.
Рекомендуемые области применения.
Волочение и прокатка металла. Матрицы для волочения проволоки и прутков изготавливают в зависимости от диаметра, мм: до 3 – ВК3-М, до 10 – ВК6-М, до 15 – ВК6, до 30 – ВК6С, ВК8, до 50 – ВК10С, ВК10.
Вытяжка выдавливание и обрезка. Пуансоны и матрицы для вытяжки стальных деталей диаметром до 100 мм изготавливают из сплавов ВК10С, ВК10, ВК8. Пуансоны для выдавливания, рабочие элементы гибочных штампов – из ВК10С, ВК10. Матрицы для вы- тяжки стальных деталей диаметром более 100 мм, для вытяжки с утонением, для вытяжки деталей из трудно деформируемых ме- таллов – из сплавов ВК15С, ВК20. Пуансоны для ударного выдав- ливания, обрезные ножи и отрезные матрицы для многопозицион- ных холодновысадочных автоматов – из сплава ВК15С, ВК20.
Получение металлических порошков вольфрама и кобальта
Карбидизация вольфрама
Смешение порошков карбида вольфрама и кобальта, а также введение легирующих добавок других карбидов тугоплавких металлов, в жидкой среде
Формообразование заготовок
Гидростатическая обработка заготовок жидкостью высокого давления
Спекание заготовок (твердофазное и жидкофазное)
Допекание спеченных заготовок при повышенном давлении инертного газа и высокой температуре

43
Таблица 4.1
Твердые сплавы для ОМД
Группа приме- нения
Рекомен- дуемые условия эксплуа- тации
Сплав
Относительное сопротивление, % разрушению распростра- нению тре- щин (ло- кальному разрушению) абразивному изнашива- нию
1
Преобла- дание из- нашива- ния
ВК6-М
ВК6С
ВК!0С
ВК15С
–
7 25 50
–
46 50 59 250 100 56 49 2
Преобла- дание удара
ВК20С
ВК25С
ВК10-КС
ВК15-КС
ВК20-КС
ВК20К
68 86 43 66 84 100 67 68 65 72 78 100 38 33 51 46 38 33 3
Специфи- ческие условия эксплуа- тации
ВК10-ХОМ
ВК25Хр
–
–
–
–
–
–
Вырубка и листовая штамповка. Пуансоны и матрицы раз- делительных штампов, для вырубки на быстроходных прессах де- талей толщиной 0,2…0,4 мм из коррозионно-стойкой стали, изго- тавливают из сплава ВК10-ХОМ. Пуансоны и матрицы раздели- тельных штампов для вырубки электротехнических сталей толщи- ной 0,5…0,6 мм – из сплавов ВК15С, ВК20 (толщиной 1…2 мм – из сплавов ВК20С, ВК20). Рабочие элементы тяжело нагруженных разделительных штампов – из сплавов ВК15-КС, ВК20-КС, ВК20.
Объемная штамповка, высадка и ковка. Пуансоны и матри- цы для штамповки из стали ШХ15 шаров диаметром 6,4 мм, мат- рицы для высадки деталей стержневой формы диаметром 6…8 мм, бойки для радиальной ковки изготавливают из сплава ВК10-КС.
Пуансоны и матрицы для штамповки из стали ШХ15 шаров диа- метром 15,9 мм, матрицы для штамповки роликов конической формы (для роликоподшипников), матрицы для высадки гаек, мат- рицы для высадки деталей стержневой формы диаметром 10…12 мм с круглой головкой и 6…8 мм с шестигранной головкой – из сплава ВК20-КС (для стержней диаметром более 20 мм – из сплава

44
ВК20-К). Рабочие элементы ротационно-ковочных машин, бойки для радиальной ковки при повышенной температуре – из сплава
ВК25Хр.
Холодная штамповка. Твердосплавные заготовки для арми- рования штампов, оснащенных твердым сплавом, выпускаются по
ГОСТ 19106-73 четырех форм из твердых сплавов ВК8, ВК15,
ВК15С, ВК20 и ВК20-КС. Для армирования рабочих элементов вы- тяжных штампов применяют безвольфрамовые сплавы ТН20,
ТС30ХН и ТС65 и вольфрамосодержащие сплавы ВК10, ВК15 и
ВК20. Чем тяжелее условия работы штампа (больше нагрузка и сложнее конфигурация штампа), тем более пластичный сплав вы- бирают.
Применение методов порошковой металлургии при
изготовлении деталей машиностроительного производ-
ства.
В машиностроительном производстве широко применяются методы порошковой металлургии, когда заготовку или деталь изго- тавливают из порошков различных металлов и их сплавов или ме- таллокерамики, путем их компактирования и дальнейшего спека- ния. Достоинствами порошковой металлургии являются высокая точность изготовления деталей, возможность исключения механи- ческой обработки как завершающей операции и, как следствие, не- значительное количество материала, идущего в отходы, большой диапазон размеров и т.д. Кроме того, некоторые материалы, ис- пользуемые для изготовления обрабатывающего инструмента можно получить только методами порошковой металлургии
(например сплавы марки ВК).
Методами порошковой металлургии можно изготавливать детали различного назначения (конструкционные, антифрикцион- ные, фрикционные, электрические и т.д.).
В общем случае, технологический процесс изготовления де- талей методами порошковой металлургии состоит из следующих основных операций:

смешивание;

прессование;

спекание;

завершающие операции.
Смешивание порошков необходимо для получения однород- ной порошковой смеси, и производится в смесителях. Металличе- ские порошки, необходимые для изготовления детали, загружают- ся в смеситель в определенных пропорциях и смешиваются. Для

45 улучшения условий прессования к основным компонентам добав- ляются специальные вещества, называемые пластификаторами. В качестве пластификатора может использоваться стеарат цинка.
Иногда, для снижения влажности, порошки предварительно про- сушивают в специальных печах.
Прессование заготовки осуществляется на специальных прессах в пресс-формах, состоящих из матрицы и пуансона. В процессе прессования происходит формообразование (придание требуемой формы) и уплотнение заготовки. Давление прессования зависит от формы и размеров заготовки, требуемой плотности де- тали и типов применяемых металлических порошков.
Требуемую прочность деталь получает при спекании. Спека- ние может быть твердофазным и жидкофазным. Твердофазное спекание осуществляется при температурах меньших температуры плавления порошка легкоплавкого металла, входящего в состав порошковой смеси. При жидкофазном спекании температура пре- вышает температуру плавления более легкоплавкого металличе- ского порошка. Жидкофазное спекание обычно применяется, когда для изготовления детали используются порошки тугоплавких ме- таллов, (карбид вольфрама при получении материалов ВК).
В качестве завершающих операций применяются различные виды термической (закалка) и химико-термической обработки (це- ментация), калибровка, механическая доводка и др.
Выбор компонентов порошковой смеси зависит от назначе- ния и условий работы детали. Детали конструкционного назначе- ния изготавливаются из порошков конструкционных металлов и сплавов, которые образуют основу – матрицу, для обеспечения высокого коэффициента трения (детали фрикционного назначе- ния) используются порошки меди и других фрикционных металлов.
Изменение тех или иных свойств детали обеспечивается из- менением содержания одного из компонентов или введением но- вого.
4.2
. Припуски на обработку.
Припуск – слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхно- сти детали [1, 2].
Общие и межоперационные припуски.

46
Припуски подразделяются на общие, то есть удаляемые в процессе всей обработки детали, и межоперационные, удаляемые при выполнении от- дельных операций.
Величина ме- жоперационного при- пуска Zм (см. рисунок
4.3) определяется как разность размеров, полученных на предыдущей «а» и последующей
«в» операциях, по зави- симостям:

для наружных поверхностей
b
а
Z
м


, (4.1)

для внутренних поверхностей
а
b
Z
м


. (4.2)
Общий припуск на обработку равен сумме межоперационных припусков по всем технологическим операциям от заготовки дета- ли до готовой детали (ее размеров на чертеже). Величина его за- висит от точности изготовления детали при выбранном техноло- гическом процессе и определяется по формуле



u
i
m
i
Z
Z
1 0
. (4.3)
Различают односторонние припуски на обработку, понимая под ними слои материала, снимаемые с одной стороны детали, и
двухсторонние, снимаемые с двух сторон.
Двусторонние припуски делятся, как показано на рисунке 4.4 на симметричные (а) и асимметричные (б). При симметричном припуске, его величина одинакова (Z
D
). При асимметричном припус- ке его величина изме- няется в зависимости от смещения осей L. У симметричного припус- ка на обработку вели- чина снимаемого слоя a
Z
м b
Рис. 4.3. Вид межоперационного припуска
Z
D
L а) б)
Рис. 4.4. Вид двусторонних припусков

47 материала одинакова со всех сторон или по образующей детали, а у асимметричного – эти величины не равны между собой.
Методы определения величины припуска.
В величину припуска, снимаемого при первых черновых опе- рациях, входит также дефектный слой, величина которого зависит от материала и размеров заготовки, способа ее получения и тех- нологических факторов. Дефектный слой включает в себя: выпук- лости, вмятины, раковины, трещины, погрешности формы и разме- ров детали.
Дефектный слой для различных заготовок составляет:

поковки – 1,5…3,0 мм,

штамповки – 0,5…1,5 мм,

горячекатаный прокат – 0,5…1,0 мм,

отливки серого чугуна – 1…2 мм,

стальные отливки – 1,0…3,0 мм.
С наименьшим припуском получаются отливки при литье под давлением и по выплавляемым моделям.
Различают расчетный или номинальный размер припуска
(устанавливаемый расчетом) и действительный размер припуска
(
фактическую величину слоя металла, снимаемого при обработ-
ке).
В машиностроении широко применяются два метода опреде- ления величины припуска на обработку: опытно-статистический и расчетно-аналитический.
По опытно-статистическому методу общие и промежуточ- ные величины припусков берутся по таблицам ГОСТов, составлен- ных на основании обобщения производственных наблюдений ряда передовых заводов. Основное его преимущество – экономия вре- мени на установление припусков. Недостаток – часто не учитыва- ются конкретные производственные условия, поэтому, как правило, величины припусков оказываются завышенными.
Расчетно-аналитический метод определения припусков, разработанный профессором В.М. Кованом, учитывает конкретные условия выполнения технологического процесса обработки и поз- воляет получить более точные значения припусков.
Расчетно – аналитический метод определения припусков
(РАМОП):

базируется на анализе факторов, влияющие на припуск пред- шествующего и выполняемого переходов техпроцесса обработки поверхности;

48

значение припуска определяется методом дифференцированно- го расчета по элементам, составляющим припуск;

позволяет рассчитывать припуск по всем, последовательно вы- полняемым технологическим переходам: во – первых, для опреде- ления общего припуска – суммированием и, во – вторых, расчета промежуточных размеров, определяющих положение поверхности и размер заготовки;

расчетной величиной является тип припуск, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, и компенсации погрешностей воз- никающих на выполняемом переходе.
РАМОП представляет собой систему, включающую методики обоснованного расчета припусков, увязку расчетных припусков с предельными размерами и позволяет:

сокращает отход металла в стружку;

создает единую систему определения припусков по технологи- ческим переходам и заготовок;

способствует повышению технологической культуры производ- ства.
Чтобы правильно определить величину минимального межо- перационного припуска необходимо учесть:

глубину дефектного слоя
h
;

среднюю высоту микронеровностей от предшествующего техно- логического перехода
a
R
;

суммарное значение пространственных отклонений в располо- жении обрабатываемой поверхности относительно базовых по- верхностей заготовки

;

погрешности установки или базирования заготовки и ее закреп- ление на выполняемом переходе или операции

Расчетные формулы для припусков.
1.
Минимальный припуск.
При последовательной обработке противолежащих поверх- ностей (односторонний припуск)
i
i
i
z
i
h
R
Z









1 1
min
)
(
. (4.4)
При параллельной обработке противолежащих поверхностей
(двухсторонний припуск):




i
i
i
z
i
h
R
Z











1 1
min
2 2
. (4.5)
При обработке наружных и внутренних поверхностей (дву- сторонний припуск)

49




2 2
1 1
min
2 2
i
i
i
z
i
h
R
Z











. (4.6) где
1
Z
R
- шероховатость на предшествующем переходе;
1

i
h
- глубина дефектного слоя на предшествующем переходе
(обезуглероживание, отбеливание, наклепанного);



1
i
- суммарное отклонение расположения поверхностей
(//, +,

,

,

);
i

- погрешность установки заготовки на выполняемом пере- ходе.
2.
Номинальный припуск.
На обработку наружных поверхностей
i
i
i
i
i
e
i
e
Z
Z






1
min
; (4.7)
i
D
i
D
i
i
i
e
i
e
Z
Z










1
min
2 2
. (4.8)
На обработку внутренних поверхностей
i
i
i
i
S
E
S
E
Z
Z






1
min
; (4.9)
i
D
i
D
i
i
S
E
S
E
Z
Z










1
min
2 2
, (4.10) где
1


i
i
e
,
1



i
D
i
e
(
i
i
e

,
i
D
i
e


)
– нижние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом перехо- дах;
1


i
S
E
,
1



i
D
S
E
(
i
S
E

,
i
D
S
E


)
– верхние отклонения раз- меров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах;
1



i
D
i
e
,
i
D
i
e


(
1



i
D
S
E
,
i
D
S
E


) - размеры, относящиеся к диаметральным.
Номинальные припуски нужны для определения номиналь- ных размеров штампов, пресс–форм, моделей, волок, приспособ- лений и т.д.
3.
Максимальный припуск.
На обработку наружных поверхностей
i
i
i
i
TD
TD
Z
Z




1
min max
; (4.11)
i
i
i
i
TD
TD
Z
Z






1
min max
2 2
. (4.12)
На обработку внутренних поверхностей
i
i
i
i
Td
Td
Z
Z




1
min max
; (4.13)

50
i
i
i
i
Td
Td
Z
Z






1
min max
2 2
, (4.14) где
1

i
Td
и
1

i
TD
- допуск размеров на предшествующем перехо- де;
i
Td
и
i
TD
- допуск размеров на выполняемом переходе.
Максимальный припуск принимают в качестве глубины реза- ния и используют для определения режимов резания (
S
и
V
) и выбора оборудования по мощности.
На основе расчета межоперационных припусков определя-
ют предельные размеры заготовки по всем переходам от гото-
вой детали до исходной заготовки.
Правильный расчет и выбор припусков и операционных до-
пусков (о них дальше будет речь) для механической обработки де- талей являются основной задачей при составлении технологиче- ского процесса, поскольку от этого зависит себестоимость, каче- ство и долговечность детали.
Завышенные припуски приводят к увеличению станочного парка и производственных площадей, необходимых для его раз- мещения, а так же к увеличенному расходу электроэнергии и ме- таллорежущих инструментов.
Уменьшенные припуски не обеспечивают возможности уда- ления дефектных поверхностных слоев металла, получения требу- емой точности и шероховатости и могут привести к браку.
В современном серийном и массовом производстве стре- мятся к максимальному уменьшению припусков на обработку и по- лучению заготовок, требующих возможно меньшей механической обработки или вовсе не требующей ее.