Содержание
Введение
1. Способ изготовления заготовки
2. Исходные данные по детали
3. Данные для расчета припусков идопусков
4. Расчет припусков и кузнечных напусков
5. Расчет размеров поковки и ихдопускаемые отклонения
6. Техническая характеристика станков
7. Расчет режимов резания и норм времени
Заключение
Список использованных источников
Введение
Фланцы могут бытьэлементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т.д. Фланец в видеотдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемыхдеталей.
Фланцы применяются длясоединения изделий арматуры с трубопроводами, соединения отдельных участковтрубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различномуоборудованию. Фланцевые соединения обеспечивают герметичность и прочностьконструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки.
Форма уплотнительнойповерхности фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля иматериала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками изкартона, резины и паронита применяются при давлениях до 4 Мн/м2 (40кгс/см2), поверхности с выступом на одном Фланце и впадиной надругом с асбо-металлическими и паронитовыми прокладками – при давлениях до 20Мн/м2 (200 кгс/см2), Фланец с конической уплотнительнойповерхностью – при давлениях выше 6,4 Мн/м2 (64 кгс/см2).
Целью курсовой работыявляется: выбор, изготовления типовой детали – фланца, изучение химическогосостава стали 30ХГС, определение массы детали, определение припусков икузнечных напусков, разработка технологического маршрута.
1.Способ изготовления заготовки
Таккак производство крупносерийное выберем способ изготовления заготовки – горячуюобъемную штамповку. Штамповочное оборудование – КГШП (кривошипныйгорячештамповочный пресс).
2.Исходные данные по детали
Материал – сталь 30ХГС;химический состав (по массе) кремний (Si)0,9÷1,2%, углерод (С) 0,28÷0,35%, марганец (Mn)0,8÷1,1%, никель (Ni)до 0,3%, сера (S) до 0,035%,фосфор (P) до 0,035%, хром (Cr)0,8÷1,1%, медь (Cu)до 0,3%; суммарная средняя массовая доля легирующих элементов (Si,Mn, Cr,Ni, Mo,W, V)1,05+0,95+0,95+0,15 = 3,1%;
— масса детали Мд =0,003976×7850 = 31,2кг.
3.Исходные данные для расчета припусков и допусков
—расчетная массапоковки, определяемая по выражению:
Мп. р.= Мд×Кр,
где Мп. р.–расчетная масса поковки; Мд – масса детали; Кр –расчетный коэффициент. Кр = 2; Мп. р.= 31,2×2 =62,4кг.
– класс точности Т2;
– группа стали М2(сталь со средней массовой долей углерода свыше 0,35 до 0,65% включительно илисуммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,0 до 5,0% включительно).
– степень сложности С4.Размеры описывающие поковку геометрической фигуры диаметр 300×1,05 = 315мм, диаметр 180×1,05 = 189 мм, длина 50×1,05 мм (1,05 – коэффициентувеличения габаритных линейных размеров детали, определяющих положение ееобрабатываемых поверхностей). Масса описывающей фигуры (расчетная), (31,52×3,14×5,25+3,14×5,25×18,92)×7,8= 157кг. Отношение массы поковки к массе описывающей ее фигуры 62,4/157 = 0,4;
– конфигурацияповерхности разъема штампа П – плоская;
–исходный индекс 16.
4. Припуски и кузнечные напуски
–основные припуски наразмеры (на сторону):
диаметр 300 и чистотаповерхности 2,5 – припуск 3,2 мм;
диаметр 245 и чистотаповерхности 3,2 – припуск 3,0 мм;
диаметр 215 и чистотаповерхности 3,2 – припуск 3,0 мм;
диаметр 100 и чистотаповерхности 2,5 – припуск 2,7 мм;
диаметр 180 и чистотаповерхности 6,3 – припуск 3,0 мм;
толщина 50 и чистотаповерхности 6,3 – припуск 2,7 мм;
толщина 50 и чистотаповерхности 6,3 – припуск 2,7 мм;
глубина впадины 30 ичистота поверхности 3,2 – припуск 1,9 мм.
– дополнительные припуски,учитывающие:
смещение поковки поповерхности разъема штампа 0,3 мм;
отклонение от плоскости0,3 мм;
– штамповочный уклондля наружной поверхности – не более 70, принимается 30;для внутренней – не более 70, принимается 70.
5. Размеры поковки и их допускаемые отклонения
–размеры поковки:
диаметр300+(3,2+0,3)×2 = 307 мм принимаем 307 мм;
диаметр245+(3,0+0,3)×2 = 251,6 мм принимаем 252 мм;
диаметр215+(3,0+0,3)×2 = 221,6 мм принимаем 222 мм;
диаметр100–(2,7+0,3)×2 = 94 мм принимаем 94 мм;
диаметр180+(3,0+0,3)×2 = 186,6 мм принимаем 187 мм;
толщина50+(2,7+0,3)×2 = 53,3 мм принимаем 53 мм;
глубина30×0,8 = 24 мм.
– допускаемыеотклонения размеров:
диаметр 307/> мм; диаметр 252/> мм; диаметр 222/> мм;
диаметр 187/> мм; глубина 24/> мм; толщина 53/> мм; диаметр 94/> мм;
– допускаемоеотклонение от плоскости 0,6 мм;
– допускаемоеотклонение от соосности выемки 24×0,01 = 0,24 мм (допускаемое отклонениеот соосности не пробитых отверстий в поковках не более 1% глубины отверстия);
– допускаемая величинаостаточного облоя 1,2 мм;
– допускаемая величина насмещение по поверхности разъема штампа 1,0 мм.
В соответствии сточностью размера /> мм ишероховатостью поверхности Ra= 2,5 мкм выбираем следующий технологический маршрут:
1). Обтачиваниечерновое, при этом достигается 12 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz= 80мкм;
2). Обтачиваниечистовое, при этом достигается 10 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz= 40 мкм;
3). Шлифованиечистовое, при этом достигается 7 квалитет точности, шероховатость поверхности Ra= 2,5 мкм.
Для обработки указаннойповерхности в качестве чистовой технологической базы выберем наружнуюповерхность /> мм. Приспособлениедля базирования заготовки – 3-х кулачковый самоцентрирующий патрон.
Для выполнения токарныхопераций будем использовать токарно-винторезный станок 16К20, для выполненияшлифовальной – круглошлифовальный станок 3М150.
Выберем следующиеинструменты:
резец проходной упорныйотогнутый Т15К6;
шлифовальный круг 24А32Н С2 6 К5 А2 ПП 100 м/с;
штангенциркуль ШЦЦ-II-250-0,01.
Расчет припусков.
Общий припуск наобработку поверхности:
номинальный 2Zном=Dзаг–Dдет= 307 – 300 = 7мм;
максимальный 2Zmax= D/> – D/> = 310,3 –299,895 = 10,405мм;
минимальный 2Zmin= D/> – D/> = 305,3 – 300 =5,3мм.
В соответствии свыбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск намежоперационные:
припуск на диаметр начистовое точение при креплении заготовки в патроне равен 2Zном= 0,30мм; на шлифование 2Zном= 0,15мм.
Припуск на черновоеточение определим по выражению:
2Zчерн= 2Zобщ– (2Z/> + 2Z/> ) = 7 –(0,4+0,55) = 6,05мм.
Максимальные иминимальные операционные припуски определим следующим образом:
2Zimax = D/> –D/> ,
где D/> – наибольшийпредельный размер до обработки; D/> – наименьшийпредельный размер после обработки на данной операции.
2Z/> = 310,300 –300,43 = 9,87мм;
2Z/> = 300,95 –300,340 = 0,61мм;
2Z/> = 300,55 –299,895 = 0,655мм;
2Zimin = D/> –D/> ,
где D/> – наименьшийпредельный размер до обработки; D/> – наибольшийпредельный размер после обработки данной операции.
2Z/> = 305,300 –300,95 = 4,35мм;
2Z/> = 300,430 –300,350 = 0,08мм;
2Z/> = 300,340 –300,000 = 0,34мм;
Результаты всех вычисленийзапишем в табл. 1
Таблица 1№ Операция Получаемый размер
Dmax, мм
Dmin,
мм
2Z,
мм
2Zmax,
мм
2Zmin,
мм Штамповка
/>307/> 310,300 305,300 — — — 1 Токарная, черновая
/>300,95h12
(-0,520) 300,950 300,430 6,05 9,87 4,35 2 Токарная, чистовая
/>300,55h10
(-0,210) 300,550 300,340 0,40 0,61 0,08 3 Шлифование
/>300h7 300,000 299,895 0,55 0,655 0,34
В соответствии сточностью размера />100H7и шероховатостью поверхности Ra= 2,5 мкм выбираем следующий технологический маршрут:
1). Сверление и рассверливаниепри этом достигается 11квалитет точности, шероховатость поверхности Rz= 80 мкм;
2). Зенкерованиечистовое, при этом достигается 9 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz= 40 мкм;
3). Развертываниеточное, при этом достигается 7 квалитет точности, шероховатость поверхности Ra= 2,5 мкм;
Для выполнения токарныхопераций будем использовать станок вертикально-сверлильный 2Н135.
Выберем следующиеинструменты:
зенкер насадной совставочными ножами из быстрорежущей стали.
штангенциркуль ШЦЦ-II-250-0,01.
Расчет припусков.
Общий припуск наобработку поверхности:
номинальный 2Zном= Dотв– D = 100 – 94 = 6мм;
максимальный 2Zmax= D/> – Dmin= 100,035 – 92,8 = 7,235 мм;
минимальный 2Zmin=D/> – Dmax= 100 – 96,4 = 3,6 мм.
В соответствии свыбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск намежоперационные:
Припуск на сверлениеопределим по выражению:
2Zсвер= 2Zобщ– (2Z/> + 2Z/> ) = 6 –(0,32+0,1) = 5,58мм.
Максимальные иминимальные операционные припуски определим следующим образом:
2Z/> =D/> –D/> ,
где D/> – наибольшийпредельный размер после обработки; D/> – наименьшийпредельный размер до обработки.
2Z/> = 99,8 – 92,8 =7мм;
2Z/> = 99,987 –99,58 = 0,407мм;
2Z/> = 100,035 –99,9 = 0,135мм.
2Z/> =D/> –D/> ,
где D/> – наименьшийпредельный размер после обработки; D/> – наибольшийпредельный размер до обработки.
2Z/> = 99,58 – 96,4= 3,18мм;
2Z/> = 99,9 – 99,8 =0,1мм;
2Z/> = 100 – 99,987= 0,013мм.
Таблица 2№ Операция Получаемый размер
Dmax,
мм
Dmin,
мм
2Z,
мм
2Zmax,
мм
2Zmin,
мм Штамповка
/>94/> 96,4 92,8 — — — 1 Сверление
/>99,58H11
(+0,220) 99,8 99,58 5,58 7 3,18 2 Зенкерование
/>99,9H9
(+0,087) 99,987 99,9 0,32 0,407 0,1 3 Развертывание
/>100H7
(+0,035) 100,035 100 0,10 0,135 0,013
Наименование Значение Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм: 1000 Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм: 215 Пределы оборотов, об/мин 12,5–1600 Пределы подач, мм/об Продольных 0,05–2,8 Поперечных 0,002–0,11 Мощность электродвигателя главного привода, кВт 11 Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм 400 Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм 220 Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм 50 Габаритный размеры станка, мм Длина 2795 Ширина 1190 Высота 1500 Масса станка, кг 3005
6. Техническая характеристика станков
Таблица 3. Станоктокарно – винторезный 16К20
Таблица 4. Станоквертикально – сверлильный 2Н135:Наименование Значение Размеры конуса шпинделя Морзе 4 Расстояние оси шпинделя до направляющих колонны, мм 300
Расстояние от торца шпинделя, мм:
до стола
до плиты
30–750
700–1120 Наибольшие (установочное) перемещение сверлильной головки, мм 170 Перемещение шпинделя за один оборот штурвала, мм 122,46 Рабочая поверхность стола, мм 450–500 Наибольший ход стола, мм 300 Количество скоростей шпинделя 12 Количество подач 9 Пределы подач, мм/об 0,1–1,6 Мощность электродвигателя главного движения, кВт 4,0 Габарит станка: длина, ширина, высота, мм 1030–835–2535 Масса станка, кг 1200
Таблица 5. Круглошлифовальныйстанок 3М150:Наименование Значение масса 2600 Габарит станка: длина, ширина, высота, мм 2000–1370–1520 Мощность электродвигателя главного движения, кВт 4,0 макс. скорость шпинделя 2350 Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм 360 Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм 100
7.Расчет режимов резания и норм времени
Расчет режимов резанияи норм времени выполним для чернового точения: диаметр заготовки D= 300мм, глубина резания t= 1,7 мм, длина L =50мм, материалзаготовки – сталь углеродистая конструкционная 30ХГС.
Для выполнения даннойоперации выберем проходной упорный резец со следующими параметрами: главныйугол резца в плане φ = 900; вспомогательный угол резца в планеφ1 = 100; главный передний угол γ = 100;угол наклона главной режущей кромки λ =00; сечение державкирезца h = 25мм; b= 16мм; угол при вершине резца r= 1,0мм.
Зададим стойкость резцаТ = 60 мин. Выберем подачу S= 0,8 мм/об
Рассчитаем скоростьрезания, определив все необходимые коэффициенты:
Cv=340;Xv= 0,15; Yv=0,45; Mv=0,20; Kμν=1; Kuv= 1; Knv=0,8; Kφν=0,7; Kφ1v=1; Krv= 0,94; Kqv=1; Kov= 1.
Коэффициент Kvравен:
Kv=Kμv×Kuv×Knv×Kφv×Kφ1v×Krv×Kqv×Kov=1·1·0,8·0,7·1·0,94·1·1= 0,53.
Скорость резания равна:
v=Cv·Kv/Tmv ·txv·Syv = 340·0,53/600,20·1,70,15·0,80,45= 359,6 м/мин.
Частотавращения шпинделя:
n=1000v/πD= 1000·359,6/3,14·300 = 381,7 мин–1.
Уточнивпо паспортным данным станка 16К20 ближайшее меньшее значение, примем n= 350 мин–1.
Тогдадействительная скорость резания равна:
v=/> = /> = 329,7 м/мин.
Рассчитаемсоставляющую силы резания Pz.
Cpz=300; Xpz=1,0; Ypz=0,75; npz=–0,15; Kμpz=1;Kγpz= 1; Kλpz=1; Kφ1v=1; Krpz= 1;
Kφpz=0,89;
Коэффициент
Kpz=Kμpz× Kφpz×Kγpz× Kλpz×Krpz=1×0,89×1×1×1 = 0,89.
Составляющаясилы резания:
Pz=10× Cpz×tXpz×SYpz×vnpz× Kpz=10×300×1,7×0,80,75×329,7–0,15×0,89= 1610H.
Мощность Nрезпотребляемую на резание, определим следующим образом:
Nрез=/> = /> = 8,7 кВт.
Мощностьэлектродвигателя главного привода станка 16К20 Nдв=11кВт. Мощность на шпинделе станка с учетом КПД станка равна: Nшп=Nдв×ηст=11×0,85 = 9,35 кВт. Условие Nрез≤Nшпвыполняется, следовательно, станок выбран верно.
Норма штучного временисостоит из следующих составляющих:
Тшт = То+Тв+Тобс+Тотд,
где То–норма основного времени; Тв– норма вспомогательного времени; Тобс–время обслуживания рабочего места; Тотд– время на отдых и личныепотребности.
Норма основноговремени: l1+l2
То = (L+l1+l2)×i/S×n,
где l1+l2–величина врезания и перебега инструмента; i– число проходов инструмента, необходимое для снятия припуска.
Величина врезания иперебега инструмента равна 3,5 мм, для удаления припуска необходим один проходинструмента, следовательно:
То = /> = 0,25 мин.
Норма вспомогательноговремени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст,времени, связанного с переходом (включение и выключение подачи, подвод и отводинструмента и т.п.) tпер,и времени на контрольные измерения tизм.
В случае установкизаготовки в патроне, измерении размеров получим:
Тв = tуст+tпер+tизм=0,11+0,14+0,08 = 0,33 мин.
Основное ивспомогательное время в сумме дают оперативное время:
Топ = То+Тв = 0,25+0,33 = 0,58 мин.
Норма штучного времениопределиться следующим образом:
Тшт = ( Тв+То)×(1+(аобс+аотд)/100) =0,58×(1+0,08) = 1,66 мин.
Диаметр отверстия,которое необходимо получить 100H7.Материал заготовки – сталь углеродистая конструкционная качественная 30ХГС.Глубина резания t = 1,5 мм, длинаотверстия 100мм.
Для выполнения этойоперации выберем зенкер насадной со вставными ножами из быстрорежущей стали.Диаметр зенкера 100мм и длина рабочей части L=65мм.
Задаемся стойкостьюзенкера Т = 80 мин. Подача S= 1,1 мм/об.
Определим скоростьрезания по формуле:
v= Cv·Dq·Kv/Tm·Sy·tx(1),
где Cv=18; q= 0,6; x= 0,2; y = 0,3; m= 0,25.
Определим коэффициент Kvпо соотношению:
Kv=Kmv·Kuv·Klv
где Klv=0,8; Kmv=1,07; Kuv=1,0; Kv=0,8·1,07·1 = 0,856.
Из уравнения (1) находимскорость резания:
v= 18·1000,6·0,856/800,25·1,10,3·1,50,2=18·15,8·0,856/2,99·1,029·1,08= 73 м/мин.
Частота вращенияшпинделя:
n= /> = /> = 232 об/мин.
Уточненное значениечастоты вращения щпинделя по паспортным данным станка 200 об/мин.
Уточненная скоростьрезания:
v= /> = /> = 62,8 м/мин.
Определим крутящиймомент Mкрпо формуле:
Mкр= 10CM ·Dq·tx·Sy·Kp,
где CM=0,09; q = 1,0; x= 0,9; y = 0,8.
Mкр=10·0,09·1001·1,50,9·1,10,8·0,75=0,9·100·1,079·1,44·0,75= 104 Н·м.
Осевая силаопределяется по формуле:
P0=10CM·tx·Sy·Kp,
где Cp=67; x = 1,2; y= 0,65.
P0= 10CM · tx·Sy·Kp = 10·67·1,51,2·1,10,65·0,75= 868,3 H.
Мощность резанияопределяют по формуле:
Ne=Mкр·n/9750= 104·200/9750 = 2,1 кВт.
Расчет норм времени:
Норма штучного временисостоит из следующих состовляющих:
Тшт = То+Тв+Тобс+Тотд,
где То–норма основного времени; Тв– норма вспомогательного времени; Тобс–время обслуживания рабочего места; Тотд– время на отдых и личныепотребности.
Норма основноговремени:l1+l2
То = (L+l1+l2)×i/S×n,
где l1+l2–величина врезания и перебега инструмента; i– число проходов инструмента, необходимое для снятия припуска.
Величина врезания иперебега инструмента равна 3,5 мм, для удаления припуска необходим один проходинструмента, следовательно:
То = /> = 1,6 мин.
Норма вспомогательноговремени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст,времени, связанного с переходом (включение и выключение подачи, подвод и отводинструмента и т.п.) tпер,и времени на контрольные измерения tизм.
В случае установкизаготовки в патроне, измерении размеров получим:
Тв = tуст+tпер+tизм =0,11+0,14+0,08 = 0,33 мин.
Таким образом,оперативное время составляет:
Топ = То+Тв = 0,33+1,6 = 1,99 мин.
Заключение
В ходе выполнениякурсовой работы был выбран способ изготовления типовой детали – фланца, изученхимический состав стали 30ХГС, были определены масса детали и расчетная массапоковки, определены класс точности (Т2), группа стали (М2) и степень сложности(С4). Назначены припуски и кузнечные напуски, установлены размеры поковки и ихдопускаемые значения. Разработан технологический маршрут для внутренней и внешнейповерхностей детали, выбраны соответствующие станки и инструменты, рассчитанырежимы резания и норм времени.
В состав курсовойработы входят следующие чертежи:
– чертеж фланца;
– чертеж заготовки;
Списокиспользованных источников
1. Методическиеуказания к оформлению расчетно – проектных, расчетно – графических работ,курсовых и дипломных проектов [Текст] / Воронеж. гос. технолог. акад.; Сост.Ю.Н. Шаповалов, В.Г. Савеников, Е.В. Вьюшина. Воронеж, 2003.– 59 с.
2. Справочниктехнолога машиностроителя: В 2 т. Т. 2 [Текст] / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001.– 944 с.
3. Оформлениетехнологических документов на процессы и операции обработки резанием: Метод.указания к выполнению расчетно – практической работы по курсу «Технологическиепроцессы» [Текст] / Воронеж гос. технолог. акад.; сост. Г.В Попов, Б.А.Голоденко, Ю.М. Веневцев. Воронж, 2003.–28 с.
Список нормативных документов:
1. ГОСТ166 – 89. Штангенциркули. Технические условия [Текст].– М.: Изд-во стандартов,1991.– 18 с.
2. ГОСТ18879 – 73. Резцы токарные проходные упорные с пластинами из твердого сплава.Конструкция и размеры [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1974.– 6 с.
3. ГОСТ2.105 –95. Общие требования к текстовым документам [Текст]. – М.: Изд-востандартов, 1996.– 30 с.
4. ГОСТ2255 –71. Зенкеры насадные со вставными ножами из быстрорежущей стали.Конструкция и размеры [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1972.– 5 с.
5. ГОСТ3.118 – 82. ЕСТД. Формы и правила оформления маршрутных карт [Текст].– М.:Изд-во стардантов, 1984.– 22 с.
6. ГОСТ3.1404 –86. ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технологическиепроцессы и операции обработки резанием [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1987.–59 с.
7. ГОСТ7505 – 89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски[Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1990.–54 с.