Описание способов получения заготовок класса "вал", сравнительное описание конструкций заготовок: из сортового проката и штампованной, расчет и обоснование экономической эффективности производства. Назначение припусков на механическую обработку.
Аннотация к работе
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 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. Выбрать заготовку и способ ее получения на основании сравнительного анализа стоимости двух типов заготовок. Деталь винт натяжения представляет собой деталь из класса «вал». Изготавливается из стали 30ХГСА ГОСТ4543-71 и имеет термообработку 38-43 HRC, что соответствует закалке 860-880 С с охлаждением в масле, с низким отпуском 200-250С с охлаждением на воздухе.Определяется отношением массы поковки к массе простой пространственной фигуры, в которую может быть вписана заготовка Исходный индекс поковки принимаем по таблицам ГОСТ 7505-89 исходя из того, что масса поковки свыше 5.6 до 10 кг, группа стали М2, степень сложности поковки - С1; класс точности Т3; принимаем исходный индекс 14. Первый дополнительный припуск, учитывающий смещение по поверхности разъема штампа назначаем в зависимости от массы и класса точности поковки. Так, как масса поковки 5.75 кг, класс точности Т3, поверхность разъема штампа плоская, то принимаем 0.3 мм. Второй дополнительный припуск, учитывающий отклонение от плоскостности назначаем по таблице в зависимости от наибольшего размера и класса точности поковки.В ходе работы был осуществлен и экономически обоснован выбор получения заготовки для детали «винт натяжения», изготавливаемой из стали 30ХГСА.
Введение
заготовка штампованный прокат припуск
Заданием на курсовой проект служит чертеж детали винт натяжения, изготовленный из стали 30ХГСА.
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 винт натяжения представляет собой деталь из класса «вал».
Изготавливается из стали 30ХГСА ГОСТ4543-71 и имеет термообработку 38-43 HRC, что соответствует закалке 860-880 С с охлаждением в масле, с низким отпуском 200-250С с охлаждением на воздухе.
Легированная сталь 30ХГСА относится к разряду улучшаемых, то есть подвергается процедуре закалки при температуре от 550 до 660°С. Это позволяет создавать не только высокопрочные авиационные, но и необходимые в машиностроении детали. Например, оси, валы, фланцы, лопатки компрессорных машин, различные сварные конструкции, крепежные детали, рычаги и многое другое.
Сортамент стали 30ХГСА составляют: - сортовой и фасонный прокат (ГОСТЫ 4543-71, 259071, 2591-71, 2879-69 и 10702-78);
- калиброванный пруток (ГОСТЫ 7417-75, 8559-75, 8560-78, 10702-78 и 1051-73);
- шлифованный пруток и серебрянка (ГОСТ 14955-77);
- толстый лист (ГОСТ 11269-76);
- тонкий лист (ГОСТ 11268-76);
- полоса (ГОСТ 103-76);
- поковки и кованые заготовки (ГОСТЫ 1133-71 и 8479-70);
При высокой прочности (после закалки предел прочности может составлять до 2800 МПА), износостойкости и превосходных показателях ударной вязкости сталь 30ХГСА имеет достаточно небольшую стоимость, что объясняется использование недефицитных легирующих элементов. Прочность стали 30ХГСА после закалки обусловлена выделением углерода из аустенита при деформации, благодаря чему облегчается подвижность дислокаций в кристаллах мартенсита. В результате сталь 30ХГСА становится более пластичной.
Сталь 30ХГСА обладает хорошей свариваемостью. Но при сварке необходимо обратить внимание на некоторые особенности данного сплава. Перед началом работы следует нагреть сталь до 250-300°С, а после сварки произвести постепенное охлаждение, медленно отводя горелку и подогревая при этом площадь вокруг сварочного шва, приблизительно равную 30 мм. При резком охлаждении возможно возникновение трещин.
Использование в промышленности: различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах. .
Таблица 1.1. Химический состав материала в процентах
Материал детали Содержание элементов, % Твердость материала, НВ
Таблица 1.2. Механические свойства стали 30ХГСА в состоянии поставки
Наименование и марка ?в, МПА ?т, МПА ?5, % ?, % KCU, КДЖ/м2 Плотность, кг/м3
30ХГСА 760 880 12 50 69 7850
Таблица 1.3. Режимы термической обработки стали 30ХГСА
Наименование операции Температурный режим, ?С Охлаждающая среда Твердость HRC
Закалка 860-880 Масло 43-51
Отпуск 200-250 Воздух
Таблица 1.4. Механические свойства стали 30ХГСА после термической обработки
Наименование и марка ?в, МПА ?т, МПА ?5, % ?, % KCU, КДЖ/м2 Твердость HRC
30ХГСА 1700 1570 11 44 487 38-43
Таблица 1.5. Технологические свойства материала сталь 30ХГСА
Свариваемость: Ограниченно свариваемая
Интервал температур ковки, ОС 800-1240
Пластичность при холодной обработке высокая
Обрабатываемость резанием высокая
Обработка давлением удовлетворительная
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 - ?48 мм. Отношение L/D=560/48=11.66 12 мм, выбираем диаметр проката 50 мм, так, как данный диаметр имеет низкий квалитет точности h12.
Отклонения: верхнее 0.4; нижнее -1.0.
Рассчитаем припуск на длину заготовки по ГОСТ 2590-88. Для случая отрезания проката на токарном станке примем по таблице припуск 5 мм.
=560 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= 57.1 кг
Коэффициент использования металла: КИМ= , где Мдет - масса детали; Мзаг - масса заготовки.
Мдет=Vдет , где Vдет - объем детали, - плотность материала.
Масса заготовки в данном случае - это масса простой пространственной фигуры, в которую может быть вписана заготовка. Такой пространственной фигурой является цилиндр с радиусом основания 25 мм, высотой 570 мм.
Мзаг=
КИМ= =0.503
Так, как коэффициент использования металла больше 0.5, то заготовку по данному параметру можно считать технологичной .
3.2 Заготовка штампованная
Способ получения заготовки
Так, как самый точный квалитет поверхности заготовки - H10; 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 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.
Класс точности штамповки.
Так, как заготовку получаем на кривошипном горячештамповочном прессе в закрытом штампе, класс точности штамповки - Т3 (по ГОСТ7505-89).
Группа стали.
Так, как сталь содержит 2.7-3.4 процента легирующих элементов, то есть свыше 2 до 5 процентов включительно, то по ГОСТ 7505-89 группа стали - М2.
Вывод
В ходе работы был осуществлен и экономически обоснован выбор получения заготовки для детали «винт натяжения», изготавливаемой из стали 30ХГСА.
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.