Разработка алгоритма проектирования технологии изготовления изделия типа «Кран»

где PER – периметр среза; 

PER=PI*DZ;                                                                                      (1.15) 

SIGCR= (0.5…0.6)*SIGB,                                                                (1.16) 

где SIGCR – предел прочности металла при температуре резки, массив данных MASi8, i=1, N8 ;[3], табл. 13, с. 156

Следующая операция – нагрев заготовки.

Нагрев  происходит до температуры структурных  превращений. Параметры нагрева имеют следующую кодировку:

TNO – температура нагрева;

VNO – время нагрева;

SADO – величина садки. 

Определим время нагрева:

,                                          (1.17) 

где MC – масса садки металла в печи, ;

CT – его средняя теплоемкость в интервале температур нагрева с учетом марки материала MARK;

ALP – коэффициент теплообмена поверхности металла с греющей средой в соответствии с видом нагревательного устройства;

FP – площадь проекции поковки;

TP – температура греющей среды, ;

TN и TO – температура нагрева металла и начальная; величина TN выбирается с учетом марки материала MARK, обычно ТО=20 ;

MPN – средняя производительность печи, задается проектировщиком;

TAUN – рекомендуемое время нагрева в печах согласно размерам изделия DZ и марке материала MARK. 

Параметры CT,TN,TAUN являются  функциями марки материала (MARK), сечения (DZ) и выбираются из массива данных MASi9, i=1, N9. 

Определяем  величину садки:

.                                                                                          (1.18) 

Объем высаживаемой части заготовки: 

                              (1.19)

LF – длина высаживаемой части «горячей» заготовки: 

,                                                                                      (1.20) 

где  DZ – номинальный диаметр «горячей» заготовки. 

     Для определения количества наборных переходов  и их размеров пользуемся правилами  высадки:

отношение PSI= LF/DZ, сравнение его с допустимым значением коэффициента PSId, установление числа переходов. 

     Необходимость применения наборных переходов устанавливают, сравнивая PSI и PSId. Предельный коэффициент высадки определяют из эмпирической формулы: 

.                                                                                 (1.21) 

     Если  , то высадка практически возможна для любой требуемой формы за один ход, т. е. без предварительного набора. Если , то необходим предварительный набор. 

     В зависимости от относительной длины  высадки PSI= LF/DZ и формы высаживаемой части поковки применяют набор металла:

     А) в конических полостях пуансона;

     В) в ручьях матрицы (цилиндрический или  ступенчатый набор);

     Г) в полостях, располагаемых одновременно в пуансонах и матрицах.

     Наиболее  интенсивный набор металла обеспечивается высадкой в конических полостях пуансонов, применение которой предпочтительно. 

Число конических наборных переходов определяется по формуле: 

                                                                    (1.22)

 

где Dsp – средний диаметр высаживаемой части поковки;  

;                                                                                      (1.23) 

m – число характеризующее устойчивость процесса высадки          (m= 0, 69…0, 79).

 

     При наблюдается потеря устойчивости и возможно образование зажимов, складок и одностороннего заусенца, при имеем место неоправданный запас устойчивости. 

Диаметр меньшего основания конуса:

                                                                (1.24) 

где - диаметр меньшего основания заготовки перед высадкой;

n – порядковый номер перехода. 

Диаметр большего основания конуса: 

                                                                  (1.25)

     Если  в результате расчета DB имеет малое значение, необходимо принимать

     При расчете второго и последующих  переходов за диаметр  принимают средний диаметр конуса, получаемого в предыдущем переходе.

     Величину  смещения определяем в месте наибольшего  смещения контуров поковки по формуле: 

,                                                                                     (1.26)

где naib и naim  - соответственно наименьший и наибольший размеры поковки, измеряемые параллельно и по обе стороны поверхности разъема штампа. 

,                                                                                     (1.27)

где DBcm – диаметр большого основания конуса со смещением.  

Длину наборного конуса определяют из выражения: 

                                                                     (1.28) 

где u – коэффициент запаса объема полости ручья, гарантирующего предотвращение образования заусенца при наборе, выбирается из массива данных MASi10, i=1, N10.

     Необходимость применения последующих наборных переходов  определяют по отношению полученной длины конуса к его среднему диаметру Dsp. Если , производят следующий набор в конической полости до тех пор, пока не станет меньше или равно 2,5. 

Потребную силу высадки можно определить по формуле: 

,                                                                               (1.29)

где FP –площадь проекции поковки на плоскость, перпендикулярную к направлению движения главного ползуна;

SIGB – предел прочности штампуемого металла при температуре штамповки;

К –  опытный коэффициент выбирается из массива данных MASi11, i=1, N11, [6], с. 285, рис.254.

. 

     Заключительным  переходом процесса штамповки на ГКМ является операция формовки, которая  осуществляется в окончательном  ручье штампа, размеры которого определяются размерами готовой поковки, с учетом облоя, типа канавки, скорости подстывания материала и усадки материала  при охлаждении.

     На  данной операции поковка принимает  свои окончательные размеры, смотри рис. 1.1.

 Код данного перехода (код OKRAZM) – окончательные размеры детали.

OKRAZM= f (размеры детали). 

Операция  обрезки облоя содержит следующие  коды:

TLN – толщина мостика;

TOB – толщина облоя; 

TOB= f (VIDKAN, MARK), 

где VIDKAN – вид облойной канавки;

MARK – марка материала. 

Для заданного  кода (KIMAT) материала, размеров заготовки выбираем значения из массива данных MASi12, i=1, N12 для выше перечисленных параметров.

Находится сила обрезки облоя: 

USPOB= (1.95…1.88)*PEROB*TOB*SIGB,                                  (1.30) 

где PEROB – периметр обрезки облоя: 

                                                          (1.31)

где TOB – толщина облоя выбирается из массива данных MASi13, i=1, N13 [2], с. 533;

SIGB – предел прочности металла.

Операция  очистки имеет следующие коды: 

VOZ – объем зачищаемой партии;

VIDZ – вид зачистки.

VOZ= f (KACH, PRO);

VIDZ= f (MARK, RACH, PRO),

где KACH – качество поверхности;

PRO – производительность

     Очистка поверхности от окалины для изделий  данной группы возможна двумя способами [3], т.2 ,с.544: механическим способом (код  OCI = 1) и травлением в ваннах  (OCI = 2). Режим процесса:  VIDR - состав раствора; VTRAV - время; SADTR - величина садки согласно типу ванны и размерам изделия. Для малой партии деталей целесообразно делать очистку механическим способом. Для большой партии деталей соответственно - очистка травлением в ваннах. Вид очистки OCI выбирается из массива ОСITi, i=1,N2, в зависимости от размера обрабатываемой партии ROPI, выбираемого из массива ROPITi, i=1,N10, а время очистки этой партии VO – из массива VOTj, j=1,M6.  

     Окончательный контроль изделия (код ОК) осуществляется:

-   по марке  материала (КММ) на стилоскопе - 3 изделия от партии;

-   на соответствие  размеров чертежу (код KRAZ): DG,DP,DLG,DLP,DLOT,DOT - штангенциркулем, RNN– радиусомером или трафаретом, SHY –угломером - 15 % изделий от партии;

-   на отсутствие  внешних дефектов (код DEF) - путем осмотра всех изделий партии с помощью увеличительной лупы. 

     Удаление  обнаруженных дефектов производится на заточном станке на глубину до половины припуска (допуска) с последующим травлением и контролем дефектных изделий (код UDEF). Режимы обработки выбираются из массива RDEFTi, i=1,N4 [2], т.2, с.346, в зависимости от габаритов, назначения поковки и вида дефекта.

Математические  модели разрабатываются для всех альтернативных вариантов, выбранных проектировщиком в начале выполнения проекта (работы). Каждая модель должна содержать критерии и функцию цели для выбора наиболее рационального варианта изготовления конкретного изделия. В их числе могут быть: NRM - норма расхода материала на одно изделие; TR - трудоемкость его изготовления по данному варианту технологии; RASE - стоимость расхода энергии для данного варианта; SED - себестоимость единицы продукции и другиеVIDZ=1 – очистка поверхности в гальтовочном барабане; 

       Рассмотрим второй альтернативный вариант технологического процесса изготовления детали типа «Кран» (KVT=2).

     Вторым  альтернативным вариантом технологического процесса изготовления данной детали принимаем выдавливание из мерной заготовки на специальном гидравлическом прессе. 

Возможен  следующий перечень операций:

1. Резка прутка на мерные заготовки,
2. Индукционный нагрев,
3. Выдавливание изделия за несколько или один переход,
4. Обрезка облоя,
5. Очистка поверхности,
6. Окончательный контроль.

 

     Если  , то данный вариант технологического процесса не применяется из–за возможности осевого изгиба, в противном случае продолжается разработка данного технологического процесса. 

Объем заготовки по второму варианту технологического процесса. 

Объем заготовки, получается, по формуле: