Проектирование углублений и перемычек

Сквозные отверстия в поковках при объемной штамповке за одну операцию получить невозможно (за исключением ГОШ на ГКМ). Поэтому в поковке делают углубление (наметку) под отверстие с одной или с двух сторон. Между верхней и нижней наметками располагается перемычка (после удаления - выдра). Форма наметок и перемычек зависит от размеров конструктивных элементов поковки. На рис. 5 приведены различные варианты конструкций перемычек в наметках.

На практике возможно получение наметок с диаметром d_осн более 24 мм.

Этот размер можно вычислить по следующей эмпирической формуле

d_осн = 24 + 0,0625 ∙ D_п, (3)

где D_п– диаметр поковки, мм (см. рис. 5, д).

Рассмотрим некоторые правила проектирования наметок.

3.4.1. Наметка с плоской перемычкой (рис. 5, д).Плоская перемычка наиболее проста по конфигурации и позволяет использовать относительно несложные в изготовлении штампы с коническими знаками. Поэтому таким перемычкам отдают предпочтение, и они находят наибольшее применение.

Рекомендуется плоскую перемычку смещать несколько ниже середины высоты поковки, т. е. наметка образуется верхним знаком штампа глубиной h_в ≤ d_осн; нижним знаком – глубиной h_н ≤ 0,8 d_осн.

Наибольший диаметр наметки определяется по формуле

d_осн= D_Д – 2Z_ном, ( 4)

где Z_ном – номинальный припуск на обработку.

Диаметр прошиваемого отверстия наметки d_отв выбирается меньше требуемого диаметра отверстия детали Д_Д с учетом припуска на механическую обработку Z_ном и радиуса закругления у перемычки r, штамповочного уклонаβ и высоты наметки h_в:

d_отв = d_осн – 2 [(h_в–S/2) tg β + r]. (5)

где β = 7° при штамповке на прессе и β = 10° – на молоте.

Радиус закругления у перемычки определяется по формуле

(6)

Толщина плоской перемычки может быть определена по следующей формуле:

(7)

Затем рассчитывается наименьший диаметр наметки d_о во внутренней плоскости разъема штампа по формуле

d_о = d_отв + 2r (8)

Наметку сквозных отверстий с последующей прошивкой перемычки производят, если их диаметр больше или равен высоте поковки, но не менее 30 мм, т. е. (9)

3.4.2. Глухая наметка (рис. 5, б). Если углубление наметки h > 0,85D_д и после назначения радиуса закругления наметки R₁, вычисленного по формуле (10), не остается плоского участка, то прошивка отверстия не выполняется. В этом случае ограничиваются односторонней или двухсторонней так называемой «глухой наметкой» (см. рис. 5, б)без последующей прошивки отверстия.

Наибольший диаметр глухой наметки D вычисляется по формуле (2). Внутренний штамповочный уклон β выбирается по рекомендациям, приведенным в разделе 3.3.

Рис. 5. Перемычки в наметках отверстий: а, б – глухая; в, г, д – плоская;

е– с магазином; ж –с раскосом; з–с карманом. dосн – диаметр основания перемычки (наибольший диаметр наметки); dотв – диаметр прошиваемого отверстия; d_о – наименьший диаметр наметки в плоскости разъема штампа; h_в – глубина верхней наметки; h_н– глубина нижней наметки; α – наружный штамповочный уклон; β – внутренний штамповочный уклон; S – толщина перемычки; Д_Д – диаметр отверстия детали; r – радиус закругления у перемычки; D_п– наибольший размер поковки в плоскости разъема.

Радиус закругления глухой наметки R₁ определяется по формуле

. (10)

Следует учесть, что при β = 10° радиус R₁ = 0,595·d_О (11)

Зная D,β и R₁ можно конструктивно оформить конфигурацию глухой наметки.

3.4.3. Наметка с перемычкой с раскосом (рис. 5, ж)рекомендуется при соотношении размеров поковки h / dотв < 0,4. Часто используется для предварительных (черновых) ручьев. Перемычка с раскосом имеет участки с разной толщиной s_min =0,65 s и s_max= 1,35 s.

Диаметр плоской части перемычки d₁ определяют по формуле d₁ = 0,12 d_отв + 3 мм.

Радиус закругления при перемычке с раскосом r₁ определяют из выражения r₁ = R_вн +0,1 h_в+ 2 мм.

Значения толщины перемычки s, глубины наметок h_в и h_н, диаметра пробиваемого отверстия в поковке d_отв определяются аналогично случаю с плоской перемычкой.

3.4.4.Наметка с перемычкой с карманом (рис. 5, з)используется при штамповке низких поковок (Н_д / D_д< 0,4) для окончательных ручьев, если в предварительном ручье использовалась наметка с плоской перемычкой. Выбор окончательного ручья с такой наметкой позволяет снизить усилия штамповки и приводит к повышению стойкости знаковых частей штампа.

Толщина перемычки также имеет два размера:

; .

Радиусы закругления r₂ подбирается графически, а r₁ вычисляют по формуле r₁ = 5 h.

3.4.5. Наметка с перемычкой c магазином (рис. 5, е). Поковки с такой перемычкой получаются в окончательном ручье штампа в случае, если в предварительном ручье поковка штамповалась с перемычкой с раскосом. Наличие магазина во внутренней полости ручья штампа желательно и в том случае, если по каким – либо причинам, будет затруднено вытеснение металла заготовки в облой при окончательной штамповке. Перемещение металла во внутреннюю полость проходит без особых затруднений. С целью экономии металла вместо магазина в перемычке можно штамповать небольшие поковки, вмещаемые в отверстие основной. Причем величина радиуса закругления r₂ должна быть вдвое меньше соответствующего радиуса в предварительном ручье. Эту величину можно брать равной внутреннему радиусу закругления поковок R_вн . Размеры h₀/2 определяют также, как и нормальной облойной канавки штампа для данной поковки (рис. 10).

Ширина кольцевой части перемычки l (рис. 5, е) зависит от ширины мостика штампа b_о (см. рис.10 и табл.9) и определяется как l = (1,25…1,5) b_о.

После назначения припусков, штамповочных уклонов и радиусов закруглений, определения конфигурации перемычки, рассчитываются размеры поковки и окончательно уточняется ее масса. Для удобства и ускорения расчетов следует пользоваться таблицей перевода угловых значений штамповочных уклонов в линейные размеры поковок (приложение 7). При этом следует убедиться, что уточненная масса поковки находится в пределах массы той поковки, для которой были назначены припуски по табл. 4.

Назначение допусков

Допуск – отклонение размеров поковки от номинального, обусловленное неточностью изготовления, недоштамповкой, износом ручья штампа и т. д.

Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковок назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров поковки по табл. 8 ГОСТ 7505-89. Допускаемые отклонения внутренних размеров поковки должны устанавливаться с обратными знаками.

Кроме допускаемых отклонений линейных размеров ГОСТ 7505-89 предусматривает также допустимые величины смещения по поверхности разъема штампа, остаточного облоя, допускаемые отклонения по изогнутости, от плоскостности для плоских поверхностей, межцентровых расстояний, угловых элементов. Значения этих допускаемых отклонений приведены в табл. 9, 10, 13, 14, 16 ГОСТ 7505-89.