Курсовая работа: Расчет технологической детали "Втулка"
Технологические свойства:
— Температура ковки: начала 1250 °С, конца
800 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
— Свариваемость: трудносвариваемая. Способы
сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС -
необходима последующая термообработка.
— Обрабатываемость резанием: в
горячекатаном состоянии при НВ 163-168, B = 610 МПа K
тв.спл. = 0.20, K б.ст. = 0.95.
— Склонна к отпускной способности.
— Флокеночувствительна.
2. Анализ технологичности конструкции
детали
Под технологичностью конструкции изделия понимается
совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных
затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке
производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с
соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения
при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий
изготовления, эксплуатации и ремонта.
Обработка конструкции на технологичность
представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня
технологичности конструкции по установленным показателям, направлена на
повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на
изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества. Виды и
показатели технологичности приведены в ГОСТ 18831-73, а правила отработки
конструкции изделия и перечень обязательных показателей технологичности в ГОСТ
14.201-73. Оценка технологичности конструкции может быть двух видов:
качественной и количественной. Качественная оценка характеризует
технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и
допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная
оценка технологичности конструкции изделия выражается числовым показателем и
рациональна в том случае, если эти показатели существенно влияют на
технологичность рассматриваемой конструкции.
Качественная оценка технологичности
конструкции детали:
— технологический контроль чертежа детали
«втулка» дает полное представление о ее конструкции. На чертеже проставлены
размеры с допусками и шероховатостью необходимыми для изготовления детали;
— заготовкой для втулки служит штамповка,
получаемая на горизонтально-ковачной машине из стали 40Х. Штамповка проста по
конфигурации и не требует применения специальной оснастки;
— деталь имеет удобные и надежные
технологические базы в процессе обработки;
— предусмотрена возможность
непосредственного измерения большинства заданных на чертеже размеров;
— деталь по форме средней сложности
(канавки, сквозные отверстия, резьбовое отверстие, ступени, лыски);
— жесткость детали:
следовательно, деталь жесткая;
— все поверхности можно обработать
универсальными инструментами, включая канавку для выхода шлифовального круга;
— наружную цилиндрическую поверхность
Ø128h12 можно обрабатывать проходным резцом.
— деталь имеет один относительно большой
перепад диаметров ступеней, поэтому обработка на многорезцовом станке
становится невозможной;
— большинство поверхностей детали можно
считать технологичными, за исключением внутренних цилиндрических поверхностей
Ø40H8 с
шероховатостью Ra=0,4 мкм, Ø50H11 с шероховатостью Ra=3,2
мкм, наружных поверхностей Ø70d10 с
шероховатостью Ra=3,2 мкм и для которой необходимо выдержать допуск на
радиальное биение 0,1мм относительно базовой поверхности А, Ø128h12 с шероховатостью Ra=6,3
мкм, вследствие необходимости введения дополнительных операций для их
изготовления. К остальным размерам не предъявляется высоких требований точности
и качества поверхности.
— для обработки трех лысок потребуется
проектировать специальные приспособления;
— присутствуют размеры, требующие
пересчёта размерной цепи, что также снижает технологичность детали.
Количественная оценка технологичности
1) Коэффициент точности
,
где: -
средняя точность детали, -
квалитет различных поверхностей, -
количество поверхностей с квалитетом ; - количество поверхностей
всего.
2) Коэффициент шероховатости :
,
где: -
средняя шероховатость детали,
- сумма произведений шероховатостей на их количество.
3) Коэффициент использования материала
где: -
масса детали (кг), - масса
заготовки (кг).
4) Максимальное значение шероховатости — Ra
0,4 мкм
5) Максимальный квалитет точности — 8
6) Коэффициент применяемости
стандартизованных обрабатываемых поверхностей
где: ,
— соответственно число
поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех,
подвергаемых механической обработки поверхностей.
7) Коэффициент унификации
где: ,
- соответственно число
унифицированных конструктивных элементов детали и общее число поверхностей.
Исходя из вышесказанного, данную деталь
можно считать технологичной.
3. Определение типа производства
Тип производства на данном этапе
проектирования определяется ориентировочно в зависимости от массы детали и
годовой программы выпуска, используя таблицу 10.
Таблица №10
Тип производства |
Годовая программа выпуска, шт |
Легкие
(до 20 кг)
|
Средние
(20-300 кг)
|
Тяжелые
(свыше 300 кг)
|
Единичное
Мелкосерийное
Серийное
Крупносерийное
Массовое
|
11-100
101-500
501-5000
5001-50000
Св. 50000
|
6-10
11-200
201-1000
1001-5000
Св. 5000
|
1-5
6-100
101-300
301-1000
Св. 1000
|
При массе детали 4,65 килограмм и годовой программе выпуска 16000 шт/год, тип производства является крупносерийным.
4. Выбор метода получения исходной
заготовки
Метод выполнения заготовок деталей машин
определяется назначением конструкции детали, материалом, техническими
требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью
изготовления. Выбрать заготовку - значит установить способ ее получения,
наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать
допуски на неточность изготовления. От правильного выбора заготовки зависит
трудоемкость и себестоимость обработки.
Для данной детали можно использовать
следующие методы получения заготовок: горячая объемная штамповка на молотах и
прессах, горячая объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах, а также
получение заготовки из проката.
Наиболее рациональными методами получения
заготовки из вышеперечисленных для данной детали, с учетом материала, массы,
конфигурации, габаритов детали и годовой программы выпуска, являются горячая
объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) - используется в
серийном и массовом производствах для заготовок имеющих форму тел вращения и
массой не более 100 кг и метод получения заготовок из проката, так как он не
требует изготовления штампов, пресс-форм и т.п.
Поковки, изготовляемые на ГКМ, имеют форму
тел вращения с прямой осью. Масса поковок может быть несколько десятков
килограммов, но не превышать 100 кг. На ГКМ можно: производить высадку конусов
длинных (до 3,5 м) прутков и труб; получать изделия типа стержня или трубы с
головкой значительного объема; штамповать осадкой в торец изделия сложной
формы; получать от прутка поковки с прошитыми отверстиями без отходов металла
при просечке.
В качестве исходной заготовки используют
пруток круглого или квадратного сечения, трубный прокат. Штампуют поковки:
стержни с утолщениями и глухими отверстиями, кольца, трубчатые детали со
сквозными и глухими отверстиями. Так как штамп состоит из трех частей, то
напуски на поковки и штамповочные уклоны малы или отсутствуют. К недостаткам
горизонтально-ковочных машин следует отнести их малую универсальность и высокую
стоимость.
Горизонтально-ковочная машина представляет
собой механический кривошипный штамповочный пресс, имеющий разъемную матрицу,
одна часть которой является подвижной – зажимной. Кроме главного деформирующего
ползуна, имеется ползун, движение которого перпендикулярно движению главного.
Горизонтально-ковочные машины выбираются по номинальному усилию, которое
составляет 1…31,5 МН.
Штамп состоит из трех частей: неподвижной
матрицы, подвижной матрицы и пуансона, размыкающихся в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях. Пруток с нагретым участком на его конце
закладывают в неподвижную матрицу. Положение конца прутка определяется упором.
При включении машины подвижная матрица прижимает пруток к неподвижной матрице,
упор автоматически отходит в сторону, и только после этого пуансон
соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом
заполняет формующую полость, расположенную впереди зажимной части. Формующая
полость может находиться только в матрице, только в пуансоне, а также в матрице
и пуансоне. После окончания деформирования пуансон движется в обратном
направлении, выходя из полости матрицы. Матрицы разжимаются, деформированную
заготовку вынимают или она выпадает из них.
Штамповка выполняется за несколько
переходов в отдельных ручьях, оси которых расположены одна над другой. Каждый
переход осуществляется за один рабочий ход ползуна. Осуществляются операции:
высадка, прошивка, пробивка. За один переход можно высадить выступающий из
зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если его длина не
превышает трех диаметров. При большей длине возможен изгиб заготовки, поэтому
предварительно необходимо произвести набор металла. Набор металла осуществляется
в полости пуансона, которой придают коническую форму.
После штамповки в открытых штампах
производят обрезание облоя и пробивку пленок в специальных штампах,
устанавливаемых на кривошипных прессах. Правку штампованных поковок выполняют
для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при
затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезания облоя, после
термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и
высоколегированных сталей правят в горячем состоянии либо в чистовом ручье
штампа сразу после обрезания облоя, либо на обрезном прессе (обрезной штамп
совмещается с правочным штампом), либо на отдельной машине. Мелкие поковки
правят на винтовых прессах в холодном состоянии после термической обработки.
Термическую обработку применяют для получения требуемых механических свойств
поковок и облегчения их обработки резанием. Отжиг снимает в поковках из
высокоуглеродистых и легированных сталей остаточные напряжения, измельчает
зерно, снижает твердость, повышает пластичность и вязкость. Нормализацию
применяют для устранения крупнозернистой структуры в поковках из сталей с
содержанием углерода до 0,4%. Очистку поковок от окалины производят для
облегчения контроля поверхности поковок, уменьшения износа металлорежущего
инструмента и правильной установки заготовки на металлорежущих станках. На
дробеструйных установках окалину с поковок, перемещающихся по ленте конвейера,
сбивают потоком быстро летящей дроби диаметром 1…2 мм. В галтовочных барабанах
окалина удаляется благодаря ударам поковок друг о друга и о металлические
звездочки, закладываемые во вращающийся барабан. Калибровка поковок повышает
точность размеров всей поковки или отдельных ее участков. В результате этого
последующая механическая обработка устраняется полностью или
ограничивается только шлифованием.
Различают плоскостную и объемную калибровку. Плоскостная калибровка служит для
получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках
поковки. Объемной калибровкой повышают точность размеров поковки в разных
направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями,
соответствующими конфигурации поковки.
Припуски и допускаемые отклонения размеров
поковок, штампуемых на ГКМ, определяют по ГОСТ 7505-89.
5. Экономическое обоснование выбора
метода получения исходной заготовки
Как было указанно в пункте 4 наиболее
рациональным методом получения заготовки для детали втулка является горячая
объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах и метод получения заготовок
из проката. Рассмотрим два этих варианта, которые показаны на рисунке 1.
Категория материала — М1. Степень
сложности С поковок определяется в зависимости от объема Vп (массы Gп) поковки к объему Vф (массы Gф) фигуры в виде цилиндра, описанного вокруг поковки
Отсюда следует, что и степень сложности С2.
Класс точности – Т4.
Исходный индекс – 12.
Конфигурация поверхности разъема штампа –
П (плоская).
Масса заготовки полученной штамповкой mз
=7,54 кг; масса заготовки из
проката mз=16,34
кг.
Для определения более рационального
варианта заготовки произведем технико-экономический расчет таких показателей,
как коэффициент использования материала .
где
mд – масса
детали, кг
mЗ – масса
заготовки, кг
Прокат Штамповка
на ГКМ
Себестоимость изготовления заготовок Sзаг определяем по формулам 6 и 7 стр. 31-48 [ 2 ].
Для заготовки из проката:
Q – масса заготовки, кг; Q =16,34 кг;
S – цена 1 кг материала заготовки, руб.; S = 0,134 руб.;
q – масса готовой детали, кг; q = 4,65 кг;
Sотх – цена
1 тонны отходов, руб.; Sотх = 29,8
руб.;
Для штамповки на ГКМ:
где:Ci –
базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб; Ci =
315 руб.
КТ, КС, КВ,
КМ, КП – коэффициенты, зависящие от класса точности,
группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.
КТ = 0,9; КС = 1,15;
КВ = 0,89; КМ = 1,18; КП = 1,0;
Q = 7,54 кг; q = 4,65 кг; Sотх = 29,8 кг
Рассчитаем затраты на дополнительную
механическую обработку проката по отношению к отливке в кокиль.
Число ходов определим по формуле:
.
Определим основное время:
Черновое точение:
Сверление отверстия:
Рассверливание отверстия:
Отрезание:
Будем считать, что точение выполняется на
токарно-револьверном станке (1341), тогда j = 1,98.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|