Расчет размеров исходной заготовки для штампованной поковки

После разработки чертежа поковки и определения ее объема V_n можно рассчитать объем исходной заготовки V_исх., который будет больше объема поковки на величину объема следующих отходов: облоя V_об ,удаляемых перемычек V_пер , клещевины V_кл, а также на угар (окалину) V_уг:

V_исх=V_п+V_уг+V_об+V_пер+V_кл (12)

Потери металла на угар V_уг зависят от способа нагрева и учитываются коэффициентом угара К_уг относительно объема поковки V_п

V_уг=К_уг×V_п/100. (13)

При нагреве в пламенных печах К_уг = 1…2 %, а для безокислительного нагрева – К_уг = 0,5…1 %.

Основные размеры наиболее распространенных облойных канавок приведены на рис. 10 и в табл. 9 [4, с. 105; 5, с. 64–65, 183].

Облойная канавка прессового штампа, в отличие от молотового, является открытой, т. е. зазор между нижней и верхней частями штампа h_м выполняют до границы штампа (см. рис. 10, б). Такая конструкция канавки штампа предусмотрена во избежание заклинивания штампов, так как КГШП имеет фиксированное нижнее положение ползуна за счет кривошипного вала и не допускает беззазорного положения половин штампа.

Площадь поперечного сечения облойной канавки молотового штампа F_ok складывается из площади поперечного сечения мостика шириной в_o и магазина шириной в_м. Для штампов КГШП главной характеристикой облойной канавки служит площадь поперечного сечения мостика, определяемая по формуле F_м=в_o×h_o. (14)

Рис. 10. Облойные канавки штампов ГОШ: а – молотовой штамп; б – прессовый штамп

Для выбора типа канавки необходимо найти требуемую толщину облоя h_o или усилие КГШП, которые зависят от размеров поковки и в первую очередь от площади поковки в плане S_пп или равной ей площади ручья штампа в плоскости разъема.

Полученную величину округляем до ближайшего значения и по таблице 9 выбираем номер канавки и все необходимые размеры.

Толщину облоя h_o вычисляем по формуле

. (15)

Облой после штамповки располагается по всему периметру поковки.

Таблица 9

Размеры облойных канавок

Площадь поперечного сечения самого облоя F_об выбирается для молотовых штампов несколько меньше площади сечения облойной канавки F_ок, а для прессовых – в z раз больше площади поперечного сечения мостика Fм.

F_об = ξ× F_ок, (16)

F_об = z× F_м, (17)

где ξ = 0,6…0,8; z = 1,5…2,5 – коэффициенты заполнения облойной канавки, большие значения которых соответствуют более сложным поковкам (группа С4), а меньшие – простым поковкам (группа С1).

Объем облоя находится по формуле:

V_об=F_об× П, (18)

где П – периметр поковки в плоскости разъема штампа (в плане), который определяется как сумма внешних частей периметров элементарных фигур (Пф) в плане

(19)

Клещевина, как искусственное увеличение исходной заготовки, предусматривается в специальных случаях для удобства захвата поковки клещами при переносе из одного ручья штампа в другой.

Объем перемычки отверстия V_пер необходимо учесть в балансе металла. Объем перемычки определяется по формуле:

V_{пер =} S_пер× S, мм² (20)

где S_пер – площадь перемычки в плане, S – толщина перемычки.

После определения значений V_уч, V_об, V_пер, V_клпо формуле (12) рассчитывается объем исходной заготовки V_исх. Затем вычисляются размеры исходной заготовки, т. е. ее диаметр и длина.

Размеры исходной заготовки в зависимости от способа штамповки и наличия тех или иных ручьев рассчитывают по разному. При штамповке осадкой в торец (вдоль оси) выбор размеров исходной заготовки обусловлен следующими соображениями:

– во-первых, учитывая удобство резки заготовок на прессножницах (см. рис. 3) или хладноломах, принимают отношение высоты заготовки Н_заг к ее диаметру D_заг больше на 1,25;

–во-вторых, учитывают возможность продольного изгиба заготовки, так как заготовку устанавливают в штамп вертикально. Чтобы избежать продольного изгиба, отношение Н_заг/D_заг (коэффициент устойчивости К) при штамповке на молоте должно быть не больше 2,5, а при штамповке на КГШП – не более 2,8. Обычно отношение

К=Н_заг/D_заг = 2…2,3. (21)

Зная это отношение и объем заготовки V_заг, легко определить диаметр. Диаметр заготовки круга

(22)

После определения диаметра заготовки D_заг по формуле (22) вычисляют высоту заготовки. Затем по сортаменту ГОСТ 2590-88 «Сталь горячекатаная круглая» выбирают ближайший больший диаметр [3, с. 76; 4, с. 14] (см. также раздел 2.2). По выбранному диаметру рассчитывается площадь сечения заготовки F_заг, мм².

Длина заготовки определяется по формуле:

L_заг= V_заг / F_заг, мм. (23)

На рис. 3 приведена схема резки прутков на мерные заготовки с активным поперечным зажимом в неподвижном разъемном ноже и осевым упором. Резка проводится без отхода металла путем смещения (сдвига) отрезаемой части прутка по поверхности раздела под действием ножей. Это наиболее распространенный и экономичный способ. Существующие способы разделения металла на заготовки приведены в [3, с. 163...216].