Описание способов получения заготовок класса "вал". Сравнительный анализ конструкции заготовок из сортового проката. Способы получения заготовки методом штамповки. Конструктивные характеристики штампованной заготовки. Припуски на механическую обработку.
2.1 Описание способов получения заготовок класса «вал» Сравнительный анализ конструкции заготовок 3.2 Заготовка штампованнаяСравнительный анализ экономической эффективности получения заготовок из проката и горячей объемной штамповкой 4.1 Расчет стоимости заготовки из проката 4.
Введение
. Анализ исходных данных
1.1 Описание детали
1.2 Материал детали
2. Выбор заготовки
2.1 Описание способов получения заготовок класса «вал»
3. Сравнительный анализ конструкции заготовок
3.1 Заготовка из сортового проката
3.2 Заготовка штампованная
3.2.1. Способ получения заготовки
3.2.2. Класс точности штамповки
3.2.3 Группа стали
Список литературы
Введение
Заданием на курсовой проект служит чертеж детали корпус, изготовленный из стали 45.
Необходимо осуществить выбор и проектирование заготовки для изготовления данной детали.
Для выполнения этой работы в определенной последовательности необходимо будет затронуть ряд вопросов: 1. Осуществить предварительный выбор двух наиболее пригодных методов получения заготовки для заданной детали с учетом заданного типа производства, свойств материала заготовки, формы и размеров заготовки, требованиям к точности
2. Провести сравнительный анализ заготовок по критерию применимости для заданного типа производства, назначить припуски и допуски на размер заготовок, произвести расчет массы заготовки, определить коэффициент использования металла.
3. Выбрать заготовку и способ ее получения на основании сравнительного анализа стоимости двух типов заготовок.
4. Начертить эскиз заготовки.
Важным этапом разработки технологического процесса механической обработки является расчет припусков.
Установление правильных размеров припусков на обработку - ответственная технико-экономическая задача.
Назначение чрезмерно больших припусков приводит к непроизводительным потерям материала, превращаемого в стружку, увеличению трудоемкости механической обработки; повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии; возрастанию потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных станках, снижается точность обработки в связи с увеличением отжатий в технологической системе.
Недостаточно большие припуски не обеспечивают удаления дефектных слоев материала и необходимой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, вызывают ужесточение требований к точности исходных заготовок и приводят к удорожанию последних.
1.
Анализ исходных данных
1.1 Описание детали
Деталь корпус представляет собой деталь из класса «вал».
Изготавливается из стали 45 ГОСТ1050-88.
1.2 Материал детали заготовка вал прокат штамповка
Сталь 45 подвергается процедуре закалки при температуре 840 °С. с охлаждением в воде и высоким отпуском при 600 °С, что соответствует твердости в состоянии поставки 170 НВ.
Сортамент стали 45 составляют: - сортовой и фасонный прокат (ГОСТЫ 1050-88, 2590-2006, 2591-2006, 2879-2006, 8509-93, 8510-86, 8239-89, 8240-97, 10702-78);
Использование в промышленности: вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки, и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность. .
Таблица 1.1
Химический состав материала в процентах
Материал детали Содержание элементов, % Твердость материала, НВ
Механические свойства стали 45 в состоянии поставки
Наименование и марка ?в, МПА ?т, МПА ?5, % ?,% KCU, КДЖ/м2 Плотность, кг/м3
Сталь 45 600 440 16 40 59 7826
Таблица 1.3
Режимы термической обработки стали 45
Наименование операции Температурный режим, ?С Охлаждающая среда Твердость НВ
Закалка 840 вода 170
Отпуск 600 Воздух
Таблица 1.4
Механические свойства стали 45 после термической обработки
Наименование и марка ?в, МПА ?т, МПА ?5, % ?,% KCU, КДЖ/м2 Твердость НВ
30ХГСА 690 315 14 44 59 167-207
Таблица 1.5
Технологические свойства материала сталь 45
Свариваемость: трудносвариваемая
Интервал температур ковки, ОС 700-1250
Пластичность при холодной обработке высокая
Обрабатываемость резанием В горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и ?в,=640 МПА
Склонность к отпускной хрупкости Не склонна
2.
Выбор заготовки и метода ее получения
2.1 Описание способов получения заготовок класса «вал»
Заготовками для деталей класса «вал» наиболее часто служат либо сортовой прокат, либо штамповка. Отливка применяется в редких случаях: при изготовлении крупных валов из чугуна. Сортовой прокат применяется для изготовления средних и мелких деталей с небольшим перепадом диаметров по ступеням вала (до 10-15 мм на 100 мм длины). Штамповка применяется для изготовления средних и крупных валов сложной конфигурации, с большим перепадом диаметров, а также при специальных требованиях к структуре металла и при достаточно больших объемах выпуска. .
Проведем сравнительный анализ получения заготовок из сортового проката и методом горячей объемной штамповки по конструктивным критериям, по коэффициенту использования металла и по экономическим критериям для решения вопроса о выборе метода получения заготовки.
3. Сравнительный анализ конструкции заготовок
Предварительно выбираем два типа заготовок: сортовой прокат и штамповка, исходя из того, что тип производства- серийное, а точность изготовления детали обычная. Оба вида заготовок можно использовать в условиях серийного производства. .
3.1 Заготовка из сортового проката
Назначаем диаметр сортового проката по ГОСТ 2590-2006. Так, как вал имеет больше двух уступов, диаметр проката назначаем по наибольшему диаметру детали - ?42 мм. Отношение L/D=82/48=1.95 12 мм, выбираем диаметр проката 45 мм, так, как данный диаметр имеет высокий квалитет точности..
Отклонения: верхнее 0.4; нижнее -0.7
Рассчитаем припуск на длину заготовки по ГОСТ 2590-88. Для случая отрезания проката на токарном станке примем по таблице припуск 5 мм.
=82 2 .
Допуск на длину по ГОСТ 2590-88 составляет 1 мм.
Масса заготовительного отхода для проката: Нрасх (L)= ,
где Нрасх (L)- норма расхода материала по длине проката; L- длина проката, мм; Lзаг- длина заготовки, мм; n- целое число заготовок, получаемое из одной мерной длины.
Нрасх= Нрасх (L) , где - площадь поперечного сечения, см2; - плотность материала, г/см2.
Нрасх (L)= ;
Hpacx= 92,3- кг
Коэффициент использования металла: КИМ= , где Мдет - масса детали; Мзаг- масса заготовки.
Мдет=Vдет , где Vдет- объем детали, - плотность материала.
Vдет=
=32, 15 см3.
Мдет=32,15 .
Масса заготовки в данном случае- это масса простой пространственной фигуры, в которую может быть вписана заготовка.. Такой пространственной фигурой является цилиндр с радиусом основания 21 мм, высотой 82мм.
Мзаг=
КИМ= =0.28
Так, как коэффициент использования металла меньше 0.5, то заготовку по данному параметру нельзя считать технологичной. .
3.2 Заготовка штампованная
3.2.1 Способ получения заготовки
Так, как самый точный квалитет поверхности заготовки - H9; тип производства- серийное; деталь имеет относительно простую форму, то возможно получение заготовки методом горячей штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе. Заготовку получаем в закрытом штампе, состоящем из двух частей с плоскостью разъема по оси заготовки, так, как деталь имеет относительно симметричную форму. .
Поверхность разъема штампа имеет плоскую форму.
Для того, чтобы рассчитать массу детали, рассчитаем геометрические размеры заготовки, назначив припуски на все размеры, затем рассчитаем коэффициент использования металла.
Припуски на размеры заготовки, полученной горячей объемной штамповкой, назначаются исходя из класса точности, группы стали, степени сложности заготовки, ее расчетной массы и исходного индекса поковки по таблицам ГОСТ 7505-89.
3.2.2 Класс точности штамповки
Так, как заготовку получаем на кривошипном горячештамповочном прессе в закрытом штампе, класс точности штамповки - Т3 (по ГОСТ7505-89).
3.2.3 Группа стали
Так, как сталь содержит свыше 0,35 до 0,65 процента углерода, то по ГОСТ 7505-89 группа стали- М1..
3.2.4 Конструктивные характеристики штампованной заготовки
Степень сложности.
Определяется отношением массы поковки к массе простой пространственной фигуры, в которую может быть вписана заготовка
Мпр= , где Мпр- расчетная масса поковки; Мд- масса детали; кр- коэффициент, зависящий от формы штампованной заготовки.
Так, как деталь- вал относительно простой удлиненной формы с прямой осью, то кр= 1.6 (принимаем максимальный коэффициент).
Мпр= .
Увеличим габаритные линейные размеры детали в 1.05 раза.
82 см
Мф=86,1
= =0,43, следовательно степень сложности поковки - С2.
3.2.5 Группа сложности h/bcp=82/34,5=2,37, так, как соотношение свыше 1,5, то группа сложности- четвертая.
3.2.6 Исходный индекс поковки принимаем по таблицам ГОСТ 7505-89 исходя из того, что масса поковки свыше до 0,5 кг, группа стали М1, степень сложности поковки - С2; класс точности Т3; принимаем исходный индекс 9.
4. Назначение припусков на механическую обработку
4.1 Основные припуски на механическую обработку
Назначаем по таблице ГОСТ 7505-89.
Таблица 4.1
Основные припуски на механическую обработку
Исходный индекс поковки Длина и диаметр детали, мм Шероховатость Rz Номинальный размер, мм Припуск, мм Размер для заготовки, мм
9 До 40 20 ?36 1.3 2=2.636-3.6=32.4
40-100 20 ?42 1.4 2=2.842 2.8=44.8
До 40 20 ?27 1.3 2=2.627 2.6=29.6
40-100 20 82 1.4 2=2.882 2.8=84.8
До 40 20 15 2.6 15-2.6=12,4
До 40 20 28 1.3 28 1,3=29,3
4.2 Дополнительные припуски на механическую обработку
Назначаем по таблице ГОСТ 7505-89 для компенсации смещения по поверхности разъема штампа. Отклонений от плоскостности и прямолинейности, отклонения межцентрового и межосевого расстояний, отклонений угловых размеров, изогнутости поковки.
4.2.1 Первый дополнительный припуск, учитывающий смещение по поверхности разъема штампа назначаем в зависимости от массы и класса точности поковки
Так, как масса поковки 0,4 кг, класс точности Т3, поверхность разъема штампа плоская, то принимаем 0.1 мм.
4.2.2 Второй дополнительный припуск, учитывающий отклонение от плоскостности назначаем по таблице в зависимости от наибольшего размера и класса точности поковки.
Так, как наибольший размер поковки находится в пределах до 100 мм, класс точности Т3, то по таблице принимаем припуск 0.2мм
Таблица 4.2
Дополнительные припуски на механическую обработку
Размер для заготовки, мм Первый дополнительный припуск (смещение поверхности разъема штампа), мм Второй дополнительный припуск (отклонение от плоскостности), мм Окончательный чертежный размер, мм
? 32.4 - 32.4-0.2=32.2 ?32.0
? 44.8 - 44.8 0.2=45.0 ?45.0
? 29,6 - 29.6 0.2=29.8 ?30.0
82 84.8 0.1=84.9 - 85
15 12,4 0.1=12,5 - 12
28 29.3 0,1=29.4 - 29
Зная габаритные размеры заготовки, рассчитаем ее массу и коэффициент использования металла.
Масса штампованной заготовки: Мзаг = .
Коэффициент использования металла: КИМ= =
4.2.3 Штамповочные уклоны
Назначаем на все поверхности, расположенные параллельно движению деформирующего инструмента по таблице ГОСТ 7505-89.
Принимаем для пресса без выталкивателей уклоны наружных поверхностей: 7°. Внутренних поверхностей -10°.
4.2.4 Радиусы закруглений
Минимальную величину радиусов наружных углов устанавливаем по таблице ГОСТ 7505-89 в зависимости от массы поковки и глубины полости ручья штампа.
Так, как масса поковки 0.58 кг попадает в интервал до 1 кг, а глубина полости ручья штампа - 21 мм, то есть от 10 до 25 мм, принимаем радиусы наружных углов 1.6°; внутренних углов- 3,2°.
5.
Допуски и допускаемые отклонения размеров поковки
Назначаем допуски наружных размеров, учитывающие недоштамповку и двухсторонний износ штампов по ГОСТ 7505-89.
Таблица 5.1
Допуски и допускаемые отклонения на размер поковки
Исходный индекс поковки Длина и диаметр детали, мм Номинальный размер, мм Допуск, мм Допускаемые отклонения, мм
9 До 40 ?32 1.2
40-100 ?45 1.4
До 40 ?30 1.2
40-100 85 1.4
До 40 12 1.2
До 40 28 1.2
6.
Сравнительный анализ экономической эффективности получения заготовок из проката и горячей объемной штамповкой
6.1 Расчет стоимости заготовки из проката
С=Мз , где - массы заготовки и готовой детали соответственно, кг; S- цена одного килограмма металлопроката; - стоимость одного кг отходов
Цена одного килограмма стали -27 рублей; стоимость 1 кг стальной стружки -7 рублей.
С= 0.89 19,55 рубля
6.2 Расчет стоимости штампованной заготовки
С= руб, где стоимость одного килограмма штамповки (для штамповок, получаемых на кривошипных горячештамповочных прессах 75 руб); - коэффициент сложности (для гладких, простых поковок, получаемых за 1-2 перехода -0,8); - коэффициент материала (для стали нелегированной 1,0); - коэффициент массы заготовки (так, как масса заготовки до 10 кг, то принимаем 1.04); N-годовая программа выпуска, тыс. шт. Так, как тип производства - крупносерийное, годовая программа выпуска 50 000 штук. Принимаем N=50 000 штук.
С= =42,68 руб.
Экономически более оправданно получение заготовки из проката. Рассчитаем экономический эффект от выбранного вида изготовления заготовки: Э= , рублей, где стоимость заготовки по первому (более дешевому) и второму (более дорогому) варианту соответственно; - стоимость металла, уходящего в стружку, руб/кг; N- годовой объем выпуска, шт. (1, стр.42).
Э= =1048000 .
Таблица 6.1
Сравнительная характеристика штампованной заготовки и заготовки, полученной из проката
Заготовка Масса, кг Коэффициент использования металла Себестоимость, руб
Штампованная 0,58 0,43 42,68
Полученная из проката 0,89 0,28 19,55
Так, как экономический эффект положителен, то к изготовлению принимаем заготовку, полученную штамповкой. Несмотря на то, что штампованная заготовка имеет более высокую стоимость по сравнению с заготовкой из проката, в условиях крупносерийного и массового производства получение заготовок горячей объемной штамповкой обеспечивает значительную экономию металла на операциях механической обработки.
Заключение
В ходе работы был осуществлен и экономически обоснован выбор получения заготовки для детали «корпус», изготавливаемой из стали 45.
Способом получения заготовки является горячая объемная штамповка на кривошипном горячештамповочном прессе в симметричном закрытом штампе с плоской поверхностью разъема.
На заготовку были назначены припуски, допуски на размеры и отклонения с использованием справочных материалов - таблиц ГОСТ и справочников.
В результате выполнения работы был разработан чертеж и назначены технические требования на штампованную заготовку.
Список литературы
1. Х.М. Рахимянов, Б.А. Красильников, Э.З. Мартынов. Технология машиностроения: Учебное пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - 253 с.
2. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога.-М.: «Машиностроение», 1976. - 288 с.
3. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов.-4-е изд., перераб. и доп.-Мн.: Выш. школа, 1983.-256 с.
4. Маталин А.А.Технология машиностроения: Учебник. 3-е изд.,стер.-Спб.:Издательство «Лань», 2010.-512 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
