Теория и технология процессов ковки и прессования : составление чертежа поковки и разработка технологии ковки

 

№ 1697 

Кафедра обработки металлов давлением 

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ 
ПРОЦЕССОВ КОВКИ И ПРЕССОВАНИЯ 

Составление чертежа поковки 
и разработка технологии ковки 

Учебно-методическое пособие 

для практических занятий студентов 

специальности 1106 

 

Рекомендовано 
редакционно-издательским 

советом института 

МОСКВА 2002 

 

Отпечатано в типографии Издательства «Учеба» МИСиС, 
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 
ЛР №01151 от 11.07.01 

УДК 621.73 
         К55 
К55 
Теория и технология процессов ковки и прессования: Составление чертежа поковки и разработка технологии ковки: Учеб.метод. 
пособие / А.Г. Кобелев, 
В.А. Тюрин, 
М.А. Шаронов, 
Ю.М. Антощенков. – М.: МИСиС, 2002. – 64 с. 

Изложены основные принципы и методика разработки технологического процесса ковки поковок на ковочных паровоздушных и пневматических молотах и гидравлических прессах, даны конкретные примеры расчетов отдельных этапов технологического процесса и энергосиловых параметров процесса, методика проектирования чертежа поковки по чертежу 
детали, представлен необходимый для самостоятельных расчетов справочный материал 

Может быть использовано при выполнении домашних заданий по 
данному курсу, а также в курсовом и дипломном проектировании. 

Предназначено для студентов специальности 1106, специализирующихся в области кузнечно-штамповочного производства. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС), 2002 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение....................................................................................................4 
1. Методика разработки технологических процессов ковки....................5 

1.1. Разработка чертежа поковки.........................................................6 
1.2. Расчет массы исходной заготовки..............................................14 
1.3. Исходные материалы для ковки .................................................18 
1.4. Рекомендации по выбору коэффициента укова ........................25 
1.5. Рекомендации к разработке технологических переходов ковки ...28 

1.5.1. Биллетировка .......................................................................28 
1.5.2. Осадка...................................................................................28 
1.5.3. Протяжка ..............................................................................29 
1.5.4. Протяжка на оправке...........................................................30 
1.5.5. Раскатка на оправке.............................................................31 
1.5.6. Прошивка .............................................................................33 
1.5.7. Вспомогательные и отделочные операции .......................34 

2. Термические режимы нагрева, ковки и охлаждения поковок........36 
3. Выбор оборудования для ковки. .......................................................44 
4. Схемы технологических процессов ковки поковок ........................54 
5. Компоновка производственных отделений ковки поковок .................60 
6. Литература...........................................................................................63 

 
3 

ВВЕДЕНИЕ 

Цели настоящего пособия следующие: 
1. Закрепление и углубление знаний студентов в области процессов и операций ковки поковок на ковочных молотах и гидравлических прессах. 

2. Формирование у студентов навыков проектирования и 
управления технологическими процессами ковки, качеством поковок 
на основе расчета и оптимизации деформационных режимов и 
энергосиловых параметров процесса с использованием соответствующих государственных стандартов, нормалей, а также практических рекомендаций, соответствующих последним достижениям в 
области теории и практики производства поковок. 

3. Развитие навыков самостоятельной творческой деятельности, 
близкой к конкретной инженерной работе в кузнечно-прессовых 
цехах. 

Пособие предусматривает использование активных методов 
обучения: 

– создание 
проблемных 
ситуаций 
при 
разработке 
технологического процесса ковки реальных поковок (разработка 
чертежа поковки, выбор способа ковки и вида исходной заготовки, 
назначение последовательности технологических операций и т.д.); 

– индивидуализация заданий (каждому студенту выдают 
чертеж конкретной детали); 

– сокращение непроизводительной работы путем использования необходимых справочных данных. 

Пособие содержит конкретные практические рекомендации 
по разработке технологических процессов ковки поковок на основе 
опыта работы передовых отечественных кузнечно-прессовых цехов 
(ГУП "Ижорские заводы", ГУП "Баррикады" и др.), а также на 
основе исследований, проводимых учеными МИСиС. 

 4 

1. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КОВКИ 

Разработка процесса ковки поковок основана на двух 
главных принципах. 

1. Достижение наиболее высокого качества поковки, которое 
обеспечивается следующими факторами: 

– чистотой стали и качеством слитка; 
– оптимальной схемой построения процесса ковки; 
– правильностью 
назначения 
и 
точностью 
выполнения 
термомеханических режимов ковки. 

2. Обеспечение 
экономичности 
процессов 
изготовления 
поковки и превращения ее в чистовую деталь, что определяется 
следующими факторами: 

– наименьшим расходом металла, топлива; 
– наименьшей продолжительностью циклов нагрева и ковки; 
– наибольшим приближением формы и размеров поковки к 
форме и размерам чистовой детали. 

Методика разработки технологических процессов ковки 
включает следующие этапы. 

• Разработка оптимального варианта чертежа (эскиза) поковки. 
• Расчет необходимой по размерам, массе и типу заготовки 
(слитка) с учетом способа выплавки. 

• Определение типа оборудования. 
• Выбор технологической схемы и операций ковки. 
• Определение числа переходов и режимов ковки. 
• Выбор необходимого инструмента, приспособлений.  
• Назначение температурного интервала ковки, режимов 
нагрева заготовки (слитка) и охлаждения поковки. 

• Назначение 
правил 
приемки, 
маркировки; 
методов 
испытания поковок, размеров проб и схемы вырезки 
образцов; основных способов удаления дефектов. 

• Определение состава бригады, норм выработки и техникоэкономических показателей процесса ковки. 

 
5 

Перед разработкой технологического процесса ковки, на 
основе чертежа готовой детали, устанавливается вид исходной 
заготовки для данной поковки (слиток или катаная заготовка) и тип 
оборудования (пресс или молот). Определяющим признаком для 
этого служит масса поковки и ее материал. 

Например, для поковок массой до нескольких сотен 
килограммов в качестве исходной заготовки применяется прокат и 
используются ковочные молоты. Поковки типа валов массой 0,7…1,5 т 
можно ковать на молотах из слитков углеродистой стали. Слитки 
массой 100 кг и более из высоколегированных сплавов также куются 
на молотах, более тяжелые слитки обрабатываются на прессах. 

1.1. Разработка чертежа поковки 

При разработке чертежа поковки различают: 

исходную деталь – деталь, разработанную конструктором и 
подлежащую изготовлению; 

условную деталь – деталь, составленную из нескольких 
исходных деталей, с учетом припуска на их разрезку; 

поковку после обдирки – деталь, на которую назначены припуски на термическую обработку, для механических испытаний, а 
также на захват при термообработке в вертикальных печах; 

поковку без напусков – поковку после обдирки, на которую 
назначены припуски только на механическую обработку; 

технологическую поковку – поковку, созданную на основе 
чертежа поковки, после ее обдирки, для последующего получения 
поковки на прессе или молоте с проверкой соответствия ее 
отдельных элементов (высоты уступов, впадин, длины ступеней 
и т.д.) требованиям ГОСТа; 

оптимальную поковку – один из вариантов технологической 
поковки после корректировки ее размеров с учетом конкретных 
технологических возможностей предприятия (оборудования, инструмента, оснастки) и обеспечения минимального расхода металла. 

В настоящее время основные типы технологических поковок, 
величина их кузнечных напусков, припусков и допусков регламенти
 6 

руются стандартами [I, 2]. Для случаев, не предусмотренных этими 
стандартами, конфигурацию поковок, величину напусков, припусков 
и допусков на практике обычно устанавливают в соответствии с 
отраслевыми стандартами или заводскими нормалями. 

Основу ГОСТа 7062-90 и ГОСТа 7829-90 составляет 
классификация основных типов поковок на группы с учетом 
конструктивно-технологического признака деталей. 

Классификация основных типов поковок, изготавливаемых 
на прессах в соответствии с требованиями ГОСТа 7062-90, 
приведена в табл. 1.1. Там же указаны номера таблиц этого ГОСТа, 
используемых при назначении соответствующих величин припусков 
и допусков: 

 
7 

Таблица 1.1 

Классификация основных типов поковок, изготовляемых на прессах, 
и номера таблиц для назначения припусков, допусков и напусков 
согласно рекомендациям ГОСТа 7062-90 

Номер 
эскиза 
Тип поковки 
Эскиз поковки 

Соотношение 
размеров 
поковки 

Номера 
таблиц 
припусков 
и 
допусков 

1 
2 
3 
4 
5 

1 
D
L
30
≤

D
L
2,1
≥
2 

2 

Поковки гладкие 
круглого и 
прямоугольного 
сечения 

B
L
H
H
B
H
5,1
30
2
≥
≥
≥
≥

3 

3 

4 

Поковки круглого 
сечения с уступами 
мм
12

3,0

2
,1

1
1
≥

≥

h

D
l

2, 4, 5 

5 
Поковки круглого 
сечения с выемкой 
мм
12
2
,1
≥
h
2, 4, 5, 
6, 7 

6 
Поковки круглого 
сечения с фланцем 
мм
12

3,0
1
1
≥

≤

h

D
l

2
,1

2, 4, 5, 7 

7 

Поковки квадратного 
сеченияс уступами 
тех же типов, как и
у круглого сечения 

мм
12

3,0
1
1
≥

≤

h

D
l

2, 4, 5, 7 

8 
Поковки круглого 
сечения с конусом 
1
1

0
0
H
B

H
B

=

=

3, 4, 5 

 8 

Продолжение табл. 1.1 

1 
2 
3 
4 
5 

9 Поковки круглого сечения 
с конусом 
2
2
24
D
l
h
≥
>
мм
2, 4, 5 

10 
Цилиндры 
D
H

D
H

5,0

2,1

≥

≤

8 

11 Диски без отверстия и с 
отверстием 
D
d

D
H

D
H

5,0

2,0

5,0

<

≥
<

8, 9 

12 
Муфты 

D
d

D
H
D
H

5,0

2,1
5,0

<

≤
≥

8, 9 

13 
Бруски и пластины без 
отверстий и с отверстиями

H
L

B
d
B
L
H
B

H
B

8

5,0

4

2

≤

<
≥
≤

≥

9, 11 

14 Цилиндры с отверстиями

D
d

D
L
D
L

5,0

6
2,1

≥

≤
>

12, 13 

15 
Кольца раскатанные 

D
d
D
H

D
H

5,0
2,0

2,1

≥
≥

≤

14 

припуск – предусмотренное превышение размеров поковки 
против 
номинальных 
размеров 
детали 
или 
предварительно 
ободранной заготовки, обеспечивающее после обработки резанием 
требуемые чертежом размеры детали и чистоту ее поверхности; 

допуск – разность между наименьшим и наибольшим 
предельными размерами поковки. 

 
9 

Величины припусков и допусков назначаются индивидуально 
для каждой конкретной детали в зависимости от ее конфигурации, 
габаритных размеров и их соотношения. 

При разработке чертежа поковки необходимо стремиться 
получить поковку рациональной формы, при которой технология 
ковки существенно упрощается; это достигается назначением напусков: 

напуск – увеличение припуска, упрощающее конфигурацию 
заготовки ввиду невозможности или нерентабельности изготовления 
поковки по контуру детали. 

При конструировании поковок типа валов с уступами, 
выступами, выемками, буртами, фланцами большое практическое 
значение имеет назначение следующих напусков: 

уступ – участок поковки с меньшим поперечным сечением, 
чем смежный с ним участок; для поковок типа вала величина уступа 
выражается полуразностью диаметров смежных участков; 

выступ – участок поковки с большим поперечным сечением, 
чем смежный с ним участок; 

выемка – участок поковки, диаметр или сторона которого 
меньше диаметра или сторон двух смежных с ним участков; 

бурт – неконцевой участок поковки увеличенного поперечного сечения, у которого длина равна или меньше 0,3 D или 0,3 В 
(D – диаметр бурта, В – большая сторона прямоугольника); 

фланец – концевой участок вала увеличенного диаметра или 
стороны 
прямоугольника, 
у 
которого 
l ≤ 0,3 D 
или 
l ≤ 0,3H  
(D – диаметр фланца, Н – наибольшая сторона прямоугольника). 

Пример. 
Составить чертеж поковки вала (рис. 1.1), изготовляемой ковкой 
на прессах. 

Рис. 1.1. Эскиз детали вала 

 10 

Деталь вала имеет более двух уступов, поэтому, согласно 
 [1, п.14.4], за основное сечение принимается сечение, имеющее 
наибольший диаметр: D = 700 мм. 

Основные припуски и допуски на диаметр определяются по 
[1, табл.3], а дополнительный припуск – по [1, табл.2], в зависимости 
от разности диаметров основного и рассматриваемого сечений 
детали. 

На диаметр 700 мм, как на основное сечение, дополнительный 
припуск не устанавливается, основной припуск δ и допуск Δ/2 равны, 
соответственно, 30; ± 11 мм. 

На диаметр 420 мм основной припуск и допуск устанавливаются равными, соответственно, 26; ± 10 мм, дополнительный 
припуск – 10 мм [1, табл.4]. 

На диаметр 600 мм основной припуск и допуск устанавливаются равными, соответственно, 29; ± 11 мм, дополнительный 
припуск – 4 мм. 

На диаметр 450 мм основной припуск и допуск равны, 
соответственно, 26; ± 10 мм, дополнительный припуск – 9 мм. 

На диаметр 350 мм основной припуск и допуск равны, 
соответственно, 24; ± 9 мм, дополнительный припуск – 13 мм. 

Припуски и допуски «на длине» поковки определяются в 
соответствие с чертежом 6 из [1]. 

Например, длина левого уступа поковки равна 600 мм. 
Тогда длина уступа в поковке определяется выражением 

l = 600 + 1,5δ + 0,75δ + 1,5Δ/2, 

где δ – основной припуск на диаметр 700 мм, равный 30 мм; 

Δ/2 – допуск на диаметр 700 мм, равный ±11. 

В этом случае длина уступа равна 

l = 600 + 1,5·30 + 0,75·30 + 1,5 (± 11) = 667,5 ± 16,5 мм. 

Соответственно, на длину 1000 мм припуск равен – 44,25; 
допуск не назначается. 

На длину 1400 мм: припуск – 0,75 мм; допуск ± 16,5 мм. 
На длину 2100 мм: припуск – 3 мм; допуск ± 16,5 мм. 
На длину 3300 мм: припуск – 81 мм; допуск ± 30 мм.  
Расчетные номинальные размеры поковок допускается 
округлять до чисел, оканчивающихся на 5 или 0. 

 
11