Курсоваробота
„Розробкатехнологічного процесу виготовлення
деталімашини”
План
1. Завдання курсової роботи
2. Визначення технологічного процесу виготовленнязаготовки
3. Проектування литої заготовки
4. Проектування цільної машинобудівної заготовки
5. Проектування комбінованої заготовки
6. Проектування комбінованої, зварюваної заготовки
Додаток А
Література
1. Завдання курсової роботи
У курсовійроботі пропонується:
- За даними креслення деталі і типом виробництвавизначити технологічний процес виготовлення машинобудівної заготовки таспроектувати її;
- Розробити технологічний процес механічної обробкиспроектованої заготовки.
Кресленнядеталі і тип виробництва видається (викладачем) кожному студенту індивідуально.Прогресивну заготовку студент проектує у двох варіантах. Перший варіант –цільна заготовка (лита або кована, штампована тощо), другий варіант –комбінована зварена заготовка.
2. Визначення технологічного процесу виготовлення заготовки
Маємодеталь – кришка передня. Дана деталь використовується на різного типутрубопроводах. Є універсальною за своїм призначенням. Ця деталь виготовляєтьсяіз легованої конструктивної сталі 40Х [2]. Може бутипризначена як для переходу з одного діаметру трубопроводу до іншого(більшого),служить для міцного та герметичного з’єднання труб, приєднуючи їх до машин,апаратів і ємностей.
Вибранийметод повинен забезпечити мінімальну собівартість деталі, витрати на матеріал,виготовлення заготовки і наступна механічна обробка разом із накладнимивитратами повинні бути найменші. В нашому випадку надаємо перевагу литійзаготовці, так як це значно вигідніший, простіший і дешевший спосіб длявиготовлення даної деталі, аніж, наприклад, штамповка. Тому що виготовитидоволі просту форму виливка значно простіше, ніж штамп для деталі такогорозміру.
Лиття –один з основних способів виробництва заготовок в машинобудуванні, тому щодозволяє одержати відливок практично будь-якої форми і маси з необхіднимифізико-механічними властивостями. Лиття часто не тільки простіший, але йекономічніший за інші способи виробництва. Якість виливків переважно залежитьвід фізичних, механічних, хімічних і технологічних властивостей матеріалів, зяких вони виготовлені. Основними з них, що визначають якість литих заготованок,є рідкоплинність, усідання, схильність до ліквідації та газопоглинання.
Способивиготовлення виливків класифікують: за кількістю заливань розплавів у ливарнуформу(разові та багаторазові); за конструкцією ливарних форм (рознімні танерознімні): за матеріалом, з якого виготовляють форми (піщано-глиняні, піщані,земляні, графітові, керамічні, металеві, шамотно-цегляні тощо); за тиском, підяким перебуває рідки метал у формі (атмосферний, низький, високий, вакуум); заспособом подавання розтоплених стопів у форми (вільне лиття, вакуумне лиття,лиття за допомогою вібрації, ультразвуку, електромагнітних полів тощо). На практиці застосовують також комбінованіспособи, тому часто спосіб виготовлення виливка одночасно належить до різнихкласифікаційних груп. У літературі можна зустріти поділ способів виготовленнявиливків на звичайні, тобто поширені, та спеціальні, що мають конкретне(обмежене) застосування.
Спеціальніспособи дають змогу виготовляти виливки вищої якості, точності розмірів,складності форми або зі спеціальних туготопких стопів тощо. Така класифікаціяспособів виготовлення виливків є умовної та тимчасовою.ьПеред вивченням різнихспособів виготовлення виливків треба відзначити, що їхнє розповсюдженнявизначається насамперед техніко-економічною доцільністю виготовленнязаготованок.
Якпоказує практика, часто вибір дорожчої, але якіснішої заготованки за рахунокзменшення обсягу її подальшого оброблення забезпечує нижчу вартість виробу.Тому в процесі добору способу виготовлення заготовки потрібний детальний тавсебічний аналіз усіх альтернативних варіантів.
3Проектування литої заготовки
Вихіднимиданими для проектування є: конструкція деталі, її призначення, матеріал, типвиробництва. Спочатку визначаютьспосіб лиття: лиття у піщаних формах, за виплавлюваними моделями, лиття воболонкових формах, лиття під тиском, відцентровим способом та ін. Залежно від вибраного способу лиття визначаютьклас точності розмірів і масу виливка, групу складності [3]. Встановлюють мінімально допустиму товщину стінок виливка,виходячи з його розмірів, конфігурації, технологічних властивостей матеріалу,призначення. Мінімально допустиму товщину стінок виливка визначають занаведеним габаритним розміром
/> (1)
де, l, b, h – відповідно довжина, ширина і висота виливка.
Длявиливків, отриманих литтям у піщаній формі, мінімальнутовщину стінок визначають за графіками (додаток Б). При N
Якщо отриманамінімальна товщина стінки більше тієї, що зазначена на кресленні (з урахуваннямприпусків на механічну обробку), вносять відповідні корективи. Після цьогоназначають напуски, допуски на розміри, формовочні нахили.Напуски назначають на тих ділянках виливка, де отвори,впадини, порожнечі і тому подібне отримати литтям неможливо або дуже важко. Уразі необхідності напуски потім ліквідують механічною обробкою. Напускидозволяють зробити технологічну оснастку і саму технологію лиття більшпростішою і в кінцевому підсумку отримати більш якісну заготовку.
Мінімальнийдіаметр отворів, отриманих литтям, визначають за формулою:
dmin=d0+0,1*S (2)
де d0 — вихідний діаметр, мм;
S– товщина стінки, мм.
Числовезначення діаметра d0 вибираютьзалежно від матеріалу виливка: для мідних сплавів – 5мм, для чугунів іалюмінієвих сплавів – 7 мм, для сталей – 10 мм. Якщо розмір отвору на кресленнізаготовки менший від отриманого dmin за формулою (2), то такий отвір литтям не виготовляють.
Допускина лінійні розміри виливків назначають за ГОСТом 26645-85 залежно від класуточності і номінального розміру [3]. Допуски на кутовірозміри у перерахунку на лінійні не повинні перевищувати установлених величин [3].Для охоплюючих поверхонь (отвір) допуски назначають „в плюс”, адля охоплюваних (вал) – „в мінус”. Для інших підлеглих або непідлеглихмеханічній обробці поверхонь виливка рекомендується симетричне розміщення полівдопусків. Припуски на механічну обробку (на сторону) поділяються на основні ідодаткові. Основні припуски вибирають за таблицями [3]залежно від допусків на розміри виливка і ряду припусків. Отримані значенняприпусків відносять до поверхонь виливка, які знаходяться при заливанні збокуабо знизу. На поверхні, які знаходяться при заливанні зверху, рекомендуєтьсяприпуск збільшувати до значення, відповідного ряду припусків. Додатковийприпуск на механічну обробку служить для компенсації відхилень розміщенняелементів виливка: коробління, зміщення по площині рознімута ін. Його назначають у тому разі, коли найбільше із відхилень перевищуєполовину допуску на відповідний розмір виливка. Величину додаткового припускувизначають за таблицями [3].
Загальнийприпуск на механічну обробку дорівнює сумі основного і додаткового припусків. На завершальному етапі проектування литоїзаготованки оцінюють її технологічність. Оцінку виконують за коефіцієнтомвикористання матеріалу:
/>
де Мд– маса деталі;
Мз– маса заготовки.
Отриманіза формулою (3) значення /> повинні бути більшими абодорівнювати 0,7. В іншому випадку потрібно скорегувати форму заготовки,максимально наблизивши її до готової деталі, і знову обчислити />і так далі, поки не будедосягнуто />/>0,7. При цьомуможливе зменшення уже встановлених припусків на окремих поверхнях заготовки.
4. Проектування цільної машинобудівної заготовки
Данадеталь використовується на різного типу трубопроводах різного призначення. Єуніверсальною за своїм призначенням. Ця деталь виготовляється із легованоїконструктивної сталі 40Х [2]. Виготовляємо заготовкуметодом лиття у піщаних формах [3]. Визначаємогрупу складності — 1, клас точності — 9 проектованого виливка [3]. Групу складності визначають по товщині основної стінки, виходячи зпринципу: чим тонше стінка виливка, тим важче її виготовити. Клас точностівстановили по номінальній масі виливка в залежності від технологічного процесулиття.
Заформулою (1) знаходимо наведений габаритний розмір заготовки
/>
а потімза графіком (див. Додаток Б) мінімальну товщину стінки – 11мм. Таким чином, усістінки заготовки можуть бути виготовлені литтям.
Заформулою (2) визначаємо мінімальний діаметр для отворів на обох фланцях(дисках): dmin=12мм і dmin=11,5мм. Отримані значення мінімальнихдіаметрів свідчать про те, що литтям може бути виготовлений лише центральнийотвір. Отвори у фланцях литтям виготовити неможливо, оскільки припуск (насторону) у даному випадку 2,0-2,5 мм, а, отже, діаметр литого отвору повиненбути 7-8 мм. Тому на отвори у фланцях назначаємо напуск. Визначаємо допуски нарозміри виливка 9-го класу точності за відповідними таблицями [3]: Ø460– 3,6 мм; Ø275 – 3,2 мм; Ø176 – 2,8 мм;
Ø278 – 3,2 мм;Ø140 – 2,4 мм; l=150 – 2,4 мм; l=20 – 1,6 мм;;
l=25– 1,8 мм.
ЗаГОСТом 26645-85 вибираємо ряд припусків для проектованої заготовки – 4-ий. Зурахуванням отриманих допусків і вибраного ряду припусків визначаємо припускина механічну обробку: для Ø460 – 5,2 мм; Ø176 – 4,6мм; Ø278 – 5 мм; Ø140 – 4,2 мм; l=150 – 4,2 мм; l=20 – 3мм; l=15 -3 мм; l=25 – 3,2 мм.
Заотриманими результатами визначаємо номінальні розміри виливка і його масу – 44,8кг. Розраховуємо коефіцієнт використання матеріалу Кв.м.=0,76…Оформляємо креслення литої заготовки (додаток В).
5. Проектування комбінованої заготовки
Інодізаготовку доцільно розділити на окремі частини з подальшим їх з’єднанням задопомогою зварювання, паяння тощо. Причому окремі частини комбінованоїзаготовки можуть бути отримані з використанням різних технологій і різнихматеріалів. Так, комбіновані зварювані заготовки можуть бути: зварно-литими,зварно-кованими, зварно-штампованими, зварно-штампо-кованими,зварно-ковано-литими і т.п. Багато зварюваних заготовок виготовляють ізсортового та спеціального прокату різних металів.
Умашинобудуванні найбільш поширені зварювані комбіновані заготовки, щопояснюється значними перевагами над іншими способами з’єднання заготовок.Проектування звареної заготовки починається із забезпечення міцності ітехнологічності зварюваного з’єднання. На основі креслення готової деталівиконується загальний аналіз її конструкції, матеріалу, технологічності,оцінюється можливість отримання заготовки зварюванням. Після цього вибираютьоптимальний спосіб зварювання залежно від габаритів деталі, матеріалу, рівнявідповідальності зварюваного шва, технологічних можливостей процесу зварювання.
Рекомендаціїщодо застосування різних способів зварювання наведені в спеціальній тадодаткові літературі. [5] Наприклад, рекомендованимивидами з’єднань для дугового зварювання є: стикові, кутові, таврові, в напуск [6].Зварні з’єднання залежно від товщини зварюваних матеріалів виконують без скосівкраїв (С2, С4, У4, Т1), з однобічним (С15, У6, Т6), двобічним (С21, У9, Т9),симетричним та несиметрични скосом країв. Криволінійну форму скосів беруть длязначних товщин зварюваних заготовок.
Після визначенняспособу зварювання цільну заготовку робивають на частини і за необхідностівиконують їх проектування. Розбиття виконують з урахуванням вимогтехнологічності заготовки і готової деталі.
6 Проектуваннякомбінованої, зварюваної заготовки
Необхідноспроектувати комбіновано зварену заготовку деталі. Матеріал деталі – сталь 40Х,маса 34,4 кг, тип виробництва – серійне.
Післятехнологічного аналізу креслення деталі вирішуємо виготовити заготовку із двохчастин: підвода 1 і фланця 2. Фланець виконуємо як поковку, а підвод якштамповку. Підвод являє собою трубу і з фланцем з одного боку.
Дляданої деталі проводимо кутове з’єдання двох частин по ГОСТ5264-80 [8]. Для з’єднання частин заготовки вибираємо напівавтоматичнуаргонно-дугову зварку. Тип зварного шва беремо за ГОСТом 5264-80 [8].
- Тип з’єднання – таврове.
- Форма підготовки кромок – зі скосом кромок.
- Характер шва – односторонній.
- Спосіб зварювання – напівавтоматичне аргонно-дуговезварювання.
- Умовне позначення шва – Т6.
7. Розроблення технологічного процесу механічної обробки
Нацьому етапі призначають основні операції механічної обробки, необхнідні дляперетворення заготовки в готову деталь. Визначають зміст кожної операції зназвою оброблювальних поверхонь, технологічного устаткування, оснастки [5].
Розробленнятехнологічного процесу починають з операцій точіння. Причому спочаткуоброблюють поверхні, взяті за вихідні технологічні бази. Потім обробляють іншіповерхні у послідовності, зворотній рівню їх точності, тобто чим точнішаповерхня, тим пізніше вона обробляється. Закінчується механічна обробка тієюповерхнею, яка є найбільш точною і має найбільше значення для роботи деталі імашини в цілому. У кінці оброблюють легкопошкоджувані поверхні, наприклад,зовнішні різьби.
Послідовністьмеханічної обробки значною мірою залежить від проставлянні розмірів на деталі.В першу чергу слід обробляти ту поверхню, відносно якої на кресленнікоординована переважна більшість інших поверхонь.
З метою своєчасноговиявлення внутрішніх порожнин та інших дефектів матеріалу спочатку виконуютьчорнову обробку поверхоно, для яких ці дефекти недопустиму. У разі виявленнятаких заготовку або бракують, або вживають заходів для виправлення браку.
При виготовленніточних, відповідальних поверхонь механічну обробку часто поділяють на триетапи: чорному, чистову і довідну. На першій стадії знімають основну масуматеріалу, друга має проміжне значення, на останній забезпечують задануточність і шорсткість поверхні. Така послідовність обробки зменшує ризиквипадкового пошкодження вже оброблених поверхонь у процесу транспортування іподальшої механічної обробки. Крім того, чорнова обробка може бути виконана назношеному або неточному устаткуванні, робітниками більш низької кваліфікації.
Якщодеталь піддається термічній обробці, то технологічний процес механічної обробкиподіляється на дві частини: процес до термічної обробки і після неї. Окремівиди термічної обробки значною мірою ускладнюють процес механічної обробки.
Технологічніоперації другорядного значення (свердлення малих отворів, знаття фасок і т.ін.) зазвичай виконують на стадії чистової обробки. Послідовність виконання цихоперацій часто змінюється, однак вона мало впливає на якісні та економічніпоказники технологічного процесу.
Операціїтехнічного контролю планують після тих етапів обробки, де вірогідно підвищенакількість браку, перед складними і відповідальними операціями, а тако у кінціобробки.
Технологічнийпроцес розробляємо для деталі з додатку А. Як заготовку беремо виливок здодатку В. Виробництво – серійне.
Післярізностороннього вивчення креслення готової деталі, технічних вимог івраховуючи невисоку точність технології виготовлення заготовки вибираємо такупослідовність (маршрут) механічної обробки: токарна чорнова операція, операціятермічної обробки, токарна чистова операція, свердлильна операція, контрольнаоперація.
1Токарна чорнова операція
Виконуєтьсяна станках токарної групи в два установи. В першому установі знімають метал зповерхонь, що, підляють механічній обробці, з боків фланців. За технологічнубазу меншого фланця беруть циліндричну поверхню Ø288/>3,2 і торцевуØ288/>3,2/Ø158,2/>2,4. В цій установі знімаєтьсяметал з меншого фланця та з поверхні підводу Ø131,6/>2,4 мм.
Удругому установі обточують деталь з боку більшого фланця. За технологічнубазу беруть циліндричну поверхню Ø470/>3,6 і торець Ø470/>3,6/Ø288/>3,2.
З усіхоброблювальних поверхонь знімають приблизно дві третини припуску на механічнуобробку.
2Термічна операція
Виконуєтьсявідповідно до технологічного процесу термічних робіт, які забезпечать твердістьдеталі НВ 285-300.
Спочаткузагартовують заготовку. Для цього її завантажують у нагрівальну піч(електричну, газову), нагрівають до температури 8000С і витримують120-130 хвилин. Потім охолоджують у воді або маслі.
Післязагартування виконують відпусканння. Заготовку завантажують у нагрівальну піч,нагрівають до температури 500-6000С, витримують протягом 2-6 годин,після чого поступово охолоджують разом із піччю.
3. Токарначистова операція
Виконуєтьсяв два установи на верстатах токарної групи більш точних порівняно з чорновоюобробкою і при більших швидкостях різання та менших подачах.
Упершому установі обточують торець лівого(меншого) фланця, витримуючи розмірØ275. У другому установі оброблюють циліндричну поверхню Ø140.Виконують заокруглення краю отвора виходу з труби з боку правого фланцяØ460.
Застосованетехнологічне оснащення: оправка циліндрична, різці – прохідни і підрізний,штангенциркуль, мікрометр, лінійка металева тощо.
4. Свердлильнаоперація
Виконуєтьсяна станках свердлильної групи. Свердляться вісім отворів діаметром Ø14мм на правому (більшому) фланці, і вісім отворів діаметром Ø18 наменшому фланці. Задане розміщення отворів забезпечується за допомогоюспеціального пристрою – кондуктора, який встановлюється на базових поверхняхØ 275 та Ø460. Операція виконується за два технологічних проходи,коли свердло замінюють на зенкер або в один технологічний перехід звикористанням комбінованого (складеного) інструмента свердло – зенкер. Ця жоперація повторюється для утворення отворів в обох фланцях деталі. Використане технологічне оснащення: цанговийпатрон, кондуктор, свердло, зенкер, штангенциркуль.
5. Слюсарно-доводчаоперація
Знімаютьзадирки свердлених отворів, заокруглюють гострі кромки. Технологічне оснащення:круг абразивний, напильник, шабер.
6. Контрольнаоперація
Контролюютьрозміри та розміщення поверхонь деталі на відповідність кресленню. Контролюютьшорсткість поверхонь. Важливою є поверхня отвору(труби), так як вона має бутимаксимально гладкою для зменшення гідравлічних втрат напору при експлуатаціїдеталі в гідравлічних системах та на трубопроводах.
Технологічнеоснащення: штангенциркуль, лінійка, зразки шорсткості точіння.
ДодатокБ
(довідковий)
Графікидля визначення мінімальної товщини стінок „S” виливків, отриманих в піщаних формах
/>
а)
/>
б)
/>
в)
а) ізвуглецевих сталей (верхня лінія) і чавуну (нижня);
б) ізмідних безолов’яних 1 і безолов’яних2 сплавів;
в) ізалюмінієвих сплавів.
Література
1. ГОСТ 2.302-68. Масштабы
2. ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционнойстали.
3. ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов.Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
4. ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры ихарактеристики.
5. Мандрыка А. С. Методические указания к выполнению курсовой работы«Исследование технологичности конструкций деталей гидромашин» по курсу«Технология гидромашиностроения». – Сумы: СумГУ, 1992.
6. Боженко Л.І. Технологія машинобудування.Проектування та виробництво заготовок. – Львів.: Видавництво „Світ”, 1996. –367с.
7. WWW.TEHLIT.RU — ТЕХНИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА
8. ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединениясварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры
9. Мандрика А.С. Методичні вказіка до курсової роботиз дисципліни „Промислові технологічні процеси і установки” для студентівнапрямку „Енергетика” спеціальності „Енергетичний менеджмент” денної форминачання. Суми: Вид-во СумДУ, 2007. – 32с.