--PAGE_BREAK--
41
40
38
36
34
33
31
30
27
-
Уд. Электросопротив-ление (p, НОм · м)
278
324
405
555
717
880
1100
1330
-
-
Температура испытания, °С
20- 100
20- 200
20- 300
20- 400
20- 500
20- 600
20- 700
20- 800
20- 900
20- 1000
Коэффициент линейного расширения
(a, 10-6 1/°С)
11.8
12.2
13.2
13.7
14.1
14.6
14.8
12.0
-
-
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))
466
508
529
563
592
622
634
664
-
-
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 Ш128h12 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 Ш40H8 с шероховатостью Ra=0,4 мкм, Ш50H11 с шероховатостью Ra=3,2 мкм, наружных поверхностей Ш70d10 с шероховатостью Ra=3,2 мкм и для которой необходимо выдержать допуск на радиальное биение 0,1мм относительно базовой поверхности А, Ш128h12 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; — коли-чество 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 = 1,98.
Определим штучно-калькуляционное время:
Определяем технологическую себестоимость операций:
где: Спз — приведенные затраты на рабочем месте, коп/час;
где: — основная и дополнительная заработная плата, а также начисления на соцстрах оператору и наладчику за физический час работы обслуживаемых машин, коп/час;
— коэффициент многостаночности, принимаемый по фактическому состоянию на рассматриваемом участке;
— часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп/час;
— нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений: для машиностроения ;
— удельные часовые капитальные вложения в станок, коп/час;
— удельные часовые капитальные вложения в здание, коп/час.
где: — принятое число станков на операции.
где: — производственная площадь, занимаемая станком, с учетом проходов, м2;
— производственная площадь, занимаемая станком, м2;
— коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь (на проходы, проезды и др.).
Определение полной себестоимости заготовки из проката:
Экономический эффект изготовления заготовки:
Таблица 11 Сравнительная таблица для выбора заготовки
Вид заготовки
Масса заготовки
Q, кг
КИМ
Себестоимость изготовления, руб
Экономический эффект (по отношению к прокату), руб
Прокат
16,34
0,29
2,86
_
Штамповка на ГКМ
7,54
0,62
2,5
5760
Вывод: проанализировав два варианта метода получения заготовки, принимаем штамповку на ГКМ, так как этот метод более эффективен с экономической точки зрения.
Рис. 1
6. Расчет припусков на заготовку
Исходная заготовка — штамповка на ГКМ. Масса исходной заготовки 7,54кг. Расчёт припусков на механическую обработку будем вести для поверхности диаметром Ш70d10. Технологический маршрут обработки поверхности Ш70d10 состоит из однократного точения и однократного шлифования.
Таблица 12
Технологический переход
Элементы припуска, мкм
Расчетный припуск
2Zmin мкм
Расчетный мини-
мальный размер
dmin, мм
Допуск на изготовление
Тd, мкм
Принятые размеры по переходам, мм
Полученные предельные припуски, мм
Rz
h
ДУ
dmax
dmin
2Zmax
2Zmin
Исходная заготовка
150
250
1203
--
--
73,52
4000
77,52
73,52
--
--
Точение
30
30
72,2
600
2·1744
70,04
300
70,34
70,04
7,18
3,48
Шлифование
--
--
--
--
2·132
69,78
120
69,90
69,78
0,44
0,26
7,62
3,74
Суммарное значение пространственных отклонений, возникающих при штамповке, будут равны:
где: — величина коробления заготовки
Дк=0,6 мкм/мм — удельная кривизна заготовок (коробление),
Погрешность заготовки по смещению.
Суммарные отклонения расположения (пространственные отклонения) после обработки являются следствием копирования исходных отклонений, они определяются для каждого перехода.
Определение промежуточных значений припусков на механическую обработку:
.
— коэффициент уточнения формы.
На основании записанных в таблице данных проводим расчёт минимальных значений межоперационных припусков, по формуле:
.
Минимальный припуск :
под точение ;
под шлифование .
Определяем расчетные минимальные размеры шейки золотника после каждого перехода, начиная с конечного (чертежного) размера, который получают:
при шлифовании
при точении
для заготовки
Значение допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с классом точности обработки.
Шлифование IT 10 ()
Точение IT 12 ()
Определяем наибольшие предельные размеры прибавлением допуска к наименьшим предельным размерам:
.
Предельные размеры припусков определяются как разность соответствующих наибольших или наименьших размеров:
Общий припуск определяем, суммируя промежуточные припуски:
Проверка правильности выполненных расчётов:
7. Выбор и обоснование варианта маршрутного, технологического процесса
Технологический маршрут обработки заготовки служит для установления последовательности выполнения технологических операций с соблюдением принципа единства и постоянства технологических баз.
Для крупносерийного производства технологический процесс должен быть дифференцирован по операциям.
Все операции выполняются методом получения заданной точности на настроенных станках с применением специальных приспособлений, сокращающих время на установку и снятие заготовок, а также специального и стандартного режущего инструмента.
Технологический маршрут обработки втулки состоит из следующих основных операций:
005 Токарно-револьверная;
010 Токарно-револьверная;
015 Радиально-сверлильная;
020 Фрезерная;
025 Фрезерная;
030 Фрезерная;
035 Слесарная;
040 Вертикально-сверлильная;
045 Круглошлифовальная.
Обоснование варианта маршрутного технологического процесса
Различие двух вариантов обработки детали заключается в 045 операции. В первом случае окончательная обработка наружной цилиндрической поверхности Ш70d10 выполняется шлифованием с осевым движением подачи на круглошлифовальном станке 3Б12. Во втором случае обработка ведется точением на токарно-винторезном станке 1А616.
Произведем сравнение двух вариантов рассчитав штучно-калькуляционное время на рассматриваемую операцию.
В первом случае (см. п. 11):
.
мин.
Во втором случае:
Инструмент: Токарный проходной упорный отогнутый резец Т14К8 ГОСТ 18879-73.
Глубина резания t=0,34 мм.
Подача на оборот: S=0,2 мм/об.
продолжение
--PAGE_BREAK--