Проектирование технологического процесса горячей объёмной штамповки детали «Распределитель»

штамповке круглых в плане поковок в открытых штампах необходимую для штамповки массу (кг) падающих частей паровоздушного штамповочного молота определяют по формуле [3, с. 145]:

где  – диаметр поковки;

 – предел текучести материала поковки при данной температуре (Сталь 18ХГТ, );

 – ширина мостика облойной канавки;

 – высота мостика облойной канавки.

По ГОСТ 7024-75 выбираем паровоздушный штамповочный молот с основными параметрами:

·  Номинальная масса падающих частей: 5 т

·  Наибольший рабочий ход бабы: 1300 мм

·  Энергия удара: 125 кДж

·  Число ударов в минуту: 50

·  Расстояние между направляющими в свету:

·  Размер бабы:

·  Габариты станка Длинна/Ширина/Высота, мм: 4000/2000/6570

·  Расстояние от уровня пола до полости разъема штампа при наименьшей его высоте: .

·  Масса молота с шаботом 140400

3.6. Выбор смазки

Технологические смазочные материалы при горячей штамповке на молотах применяют для снижения трения и усилия деформирования, охлаждения инструмента и предотвращения его разупрочнения, улучшения качества поверхности изделий, уменьшении износа инструмента. Основным требованием к смазке – хорошая экранирующая способность, т.е. способность надежно разделять поверхности деформированной заготовки и инструмента.

Выберем следующий смазочный материал [3, стр.202]: смесь графита с машинным маслом (цилиндровым, веретенным и автолом) по 50% по объему.

4.  Моделирование процесса штамповки

Моделирование процессов осадки и окончательной штамповки произведём с помощью программ SolidWorks (создание моделей) и Deform3D и QuantorForm (моделирование процесса штамповки на молоте).

4.1. Моделирование процесса осадки в программе Deform3D

Данные, которые необходимо ввести для моделирования процесса «осадка»:

·  Модели: заготовка  мм, верхний и нижний штампы;

·  Материал: заготовки: для моделирования в качестве аналога стали 18ХГТ берется материал по американскому стандарту марки AISI-5115 и задается температура нагрева заготовки 1200ºС;

·  Температура верхнего и нижнего штампов – ;

·  Коэффициент трения – ;

·  Перемещение до расстояния между штампами .

·  Оборудование: Молот с массой падающих 5т; энергия молота 125 кДж; количество ударов: 1.

Запускаем расчёт.

Рисунок 4.1 – Заготовка в разрезе до осадки

Рисунок 4.2 – Заготовка в разрезе после осадки

Полученные результаты после расчёта:

·  Высота

·  Наибольший диаметр

·  Наименьший диаметр

·  График усилий (Рисунок 4.3);

·  Распределение температур и интенсивность напряжений в заготовке после осадки (Рисунок 4.4)

Рисунок 4.3 – График усилий в течение операции «Осадка»

Поскольку моделируется  часть заготовки, то максимальное усилие при ударе будет составлять .

Рисунок 4.4 – Распределение температур и интенсивности напряжений по сечению заготовки после операции «Осадка»

В конце процесса осадки горячей нагретой заготовки вследствие контакта с холодным инструментом торцевые поверхности остывают быстрее, чем внутренняя часть. Температура на поверхности заготовки находится в диапазоне от 1170-1190˚С, а температура внутри заготовки находится в пределах от 1200-1220˚С. Так заготовка нагрета до высокой температуры, то изменения в интенсивности напряжения не значительные.

4.2. Моделирование процесса окончательной штамповки в программе Deform3D

В SolidWorks создадим трёхмерные модели верхней и нижней части штампа, используем заготовку, полученную в результате операции «Осадка», смоделированной в программе Deform3D.

Рисунок 4.5 – Модель нижнего штампа в разрезе

Рисунок 4.6 – Модель верхнего штампа в разрезе

В программе Deform3D смоделировали процесс окончательной штамповки.

Исходные данные для моделирования процесса окончательной штамповки:

·  Модели: верхний и нижний штампы;

·  Все данные по заготовке перенесены из моделирования процесса «Осадка»

·  Температура верхнего и нижнего штампов – ;

·  Количество ударов: 1;

·  Коэффициент использования энергии удара: 0,99;

·  Перемещение верхнего штампа: ;

·  Трение – 0,3;

·  Оборудование: молот с массой падающих частей 5т.

Запускаем расчет.

Рисунок 4.7 – Отштампованная заготовка

В результате расчётов получили график усилий (Рисунок 4.8):

Рисунок 4.8 – График усилий в течении процесса штамповки в окончательном ручье

Поскольку моделируется  часть заготовки, то максимальное усилие при ударе будет составлять .

На рисунке 4.9 показаны  распределение температур и интенсивность напряжений в поковке.

Рисунок 4.9 – Распределение температур и интенсивность напряжений по сечению поковки после штамповки в окончательном ручье.

4.3. Моделирование процесса осадки в программе QForm

Данные для моделирования процесса «Осадка»:

·  Модели: заготовка  мм, верхний и нижний штампы;

·  Материал: заготовки: для моделирования в качестве аналога стали 18ХГТ берется материал по американскому стандарту Германии марки 16MnCr5 и задается температура нагрева заготовки 1200ºС;

·  Температура верхнего и нижнего штампов – ;

·  Время охлаждения на воздухе: 3с;

·  Расстояние между верхним и нижним штампом на конечной стадии деформирования: .

·  Смазка: gw-st-h (gw – графит в воде; st – деформируемый материал: