Разработка технологического процесса изготовления и термической обработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Материаловедение

Пояснительная записка

Тема: Разработка технологического процесса изготовления и термической обработки

Автор: студент гр. ОНГ-12-1

Исмагилов И. И.

Оценка:_____________

Дата: _____________

Проверил:

Руководитель работы

Ассистент

Кремчеева Д.А.

Санкт-Петербург

2013

Оглавление

Аннотация

Введение

1. Назначение и конструкция детали, технические условия на изготовление

1.1 Назначение детали

1.2 Выбор материала

1.3 Химический состав чугуна и его механические свойства

2. Выбор способа изготовления заготовки

3. Маршрут изготовления детали

4. Разработка технологического процесса изготовления заготовки

4.1 Выбор способа формовки, положения отливки в форме

4.2 Разработка чертежа отливки

4.3 Разработка чертежа модели

4.4 Разработка чертежа стержня

4.5 Расчет литниковой системы

4.6 Выбор опоки

5. Разработка маршрута черновой и чистовой механической обработки

6. Окончательная термическая обработка

Аннотация

Данная пояснительная записка представляет собой отчет о выполнении курсового проекта. Задача работы заключается в разработке технологического процесса изготовления и термической обработки венца. В ней рассматривается разработка технологического процесса литья, а так же механической и термической обработки.

The Summary

This explanatory note is a report on the implementation of a course project. The task of the work is to develop a process of manufacture and heat treatment of the shaft. It discusses the development process forging, as well as mechanical and thermal treatment.

Введение

Изготовление детали представляет собой строгую последовательность различных технологических операций. В первую очередь мы выбираем конструкционный материал, из которой мы собираемся получить деталь.

Второе, что необходимо сделать - разработать технологию получения заготовки. Исходя от того, что представляет из себя деталь и какая функция приписывается ей, мы выбираем один из трех способов получения заготовки: литье, свободная ковка и штамповка. Итак, рассмотрим кратко, что из себя представляют данные технологические операции:

Литьё -- технологический процесс изготовления заготовок (реже -- готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом с последующим его затвердеванием. Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с помощью литья.

Свободная ковка - это вид обработки металлов давлением, при котором заготовке, нагретой до температуры ковки придается необходимая форма и размеры с помощью универсального инструмента, причем течение металла не ограничено в плоскости перпендикулярной действию силы.

Горячая объемная штамповка - это способ обработки металлов давлением, при котором объем металла нагретый до температуры ковки принудительно распределяется по полости штампа с целью получения изделии определенной конфигурации. Затем мы подвергаем заготовку к предварительной термической обработке, после чего производится черновая механическая обработка. При необходимости мы проводим упрочняющую термическую и химико-термическую обработку и последней операцией над заготовкой детали будет чистовая механическая обработка, после чего деталь будет готова к эксплуатации

1. Назначение и конструкция детали, технические условия на изготовление

1.1 Назначение детали

Венец предназначен для передачи крутящего момента в червячном редукторе. Венцы относятся к числу наиболее ответственных деталей машин. Существенное нарушение формы венца из-за высокой радиальной податливости или колебаний, а тем более разрушение шестерни влечёт за собой выход из строя всей конструкции. Поэтому к шестерням предъявляют высокие требования по точности изготовления, прочности, жёсткости, устойчивости и колебаниям.

литье венец термический технологический

1.2 Выбор материала

Выбор материала детали осуществляется, исходя из условий работы детали в изделии, характера и величины действующей на деталь нагрузки, стоимостных показателей, а так же дополнительных требований, предъявляемых к материалу по техническому заданию на проектирование.

Допустимые рабочие напряжения выбираемого материала определяются из неравенств: [у]доп 0,2/1,6 и доп в/ 2,4. Так как допускаемое напряжение нашей детали равно удоп= 200 МПа, следовательно, что допустимые рабочие напряжения для нашего материала равны у0,2 ? 320 МПа и ув ? 480 МПа.

Данная деталь - шкив, который относится к деталям 1 группы. Материал детали должен обладать высокой твердостью и износостойкостью. По ГОСТ 7293-85 мы определяем, что в нашем случае подходит высокопрочный чугун ВЧ 50 с рабочими напряжениями у0,2=320 МПа и ув=500 МПа .

1.3 Химический состав чугуна и его механические свойства

Таблица 1

Химический состав в % материала   ВЧ 50

Марка чугуна	С*	Si*	Mn	P	S	Cr	Другие
				не более
ВЧ 50	3,0-3,8	1,2-1,7	0,2-0,6	0,1	0,02	0,05	-

Механические свойства высокопрочного чугуна ВЧ 35 ГОСТ 7293-85:

Марки чугуна	у в, МПа (кгс/мм2)	у 0,2, МПа (кгс/мм2)	д, %	НВ
	не менее
ВЧ35	500 (35)	320 (22)	15	140-200

2. Выбор способа изготовления заготовки

Исходя из выбранного материала ВЧ 35, назначения детали, ее конфигурации, размеров и заданной годовой программы (50 шт) наиболее рациональный способ изготовления детали является изготовление литьем.

Литьё -- технологический процесс изготовления заготовок (реже -- готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом с последующим его затвердеванием. Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с помощью литья.

Известно множество разновидностей литья:

* в песчаные формы (ручная или машинная формовка);

* в многократные (цементные, графитовые, асбестовые формы);

* в оболочковые формы;

* по выплавляемым моделям;

* по замораживаемым ртутным моделям;

* центробежное литьё;

* в кокиль;

* литьё под давлением;

* по газифицируемым (выжигаемым) моделям;

* вакуумное литьё;

* электрошлаковое литьё;

* литьё с утеплением.

Так как разновидности литья различаются одновременно по многим разнородным признакам, то возможны и комбинированные варианты, например, электрошлаковое литьё в кокиль.

3. Маршрут изготовления детали

1. Выбрать способ формовки.

2. Определить положение отливки в форме и назначить плоскости разъема модели и формы.

3. Назначить припуски на механическую обработку на все обрабатываемые поверхности детали, напуски, формовочные уклоны, радиусы переходов и разработать чертеж отливки.

4. Назначить припуски на усадку; если для получения отливки используются стержни, то определить размеры стержневых знаков. Разработать чертеж модели.

5. При необходимости разработать чертеж стержня (стержней).

6. Произвести расчет литниковой системы.

7. Определить необходимые размеры опок. Выбрать стандартные опоки, а если это невозможно - разработать нестандартные.

8. Разработать чертеж литейной формы в сборе.

4. Разработка технологического процесса изготовления заготовки

4.1 Выбор способа формовки, положения отливки в форме

Формовка ручная, так как производство мелкосерийное.

Производить отливку будем из единой, неразъемной модели и в двух опоках, так как деталь имеет выступы и полость .

Так как деталь имеет цилиндрическую форму, расположим отливку вертикально, иначе при усадке металла после его кристаллизации, мы получим неровности по диаметру цилиндра.

Разъем формы стоит расположить по верхнему торцу, это позволит извлечь модель без разрушения формы.

4.2 Разработка чертежа отливки

1. Класс точности принимаем за II так как производство мелкосерийное. Соответственно величину припусков берем по ГОСТу 26645-85.

В зависимости от размера поверхности получаем значения припусков на механическую обработку. Припуски на механическую обработку и размеры модели и отливки показаны на таблице 2.

Таблица 2. Размеры отливки и модели с учетом припусков и напусков.

Размер детали.	Припуск на мех. обработку.	Размер отливки.	Припуск на усадку.	Размер модели.
	7,5*2		4
	7,5*2		5,43
	7-5		1,6
125	6,5	131,5	4,5	135
41	5-4	42	0,4	42,4
85	6*2	97	0,8	97,8
	5-4		1
	5-4		1,1	0
20*	3,5*2	27	0,27	27,3

* - размер ребер жесткости

4.3 Разработка чертежа модели

Модель и стержневой ящик образуют модельный комплект. Модель - это прообраз будущей отливки. С помощью модели формообразуется, в основном, наружная конфигурация отливки. От отливки модель отличается материалом, наличием стержневых знаков, размерами, превышающими соответствующие размеры отливки на величину линейной усадки сплава. Величину линейной усадки для различных литейных сплавов можно определить по ГОСТу.

Величина линейной усадки для высокопрочного чугуна от 0,6% до 1,5%. Величину линейной усадки примем за 1%.

В качестве материала для изготовления моделей используют дерево, металлические сплавы, пластмассы и т.д. Так как у нас мелкосерийное производство и ручная формовка то модель изготавливаем из дерева. Модель у нас неразъемная.

Размеры модели, с учетом усадки, указаны в Таблице 2.(см. выше)

4.4 Разработка чертежа стержня

При формовке с помощью этих элементов получаются соответствующие полости (углубления) в форме, которые служат для установки стержня и его ориентировки при сборке литейной формы. В зависимости от расположения стержня в форме стержневые знаки могут быть горизонтальными и вертикальными. Размеры стержневых знаков регламентируются ГОСТом 3606-80.

Так как модель расположена вертикально, нам нужна таблица для вертикальных знаков.

Руководствуясь ГОСТом 3606-80, определяем, что высота нижних вертикальных стержневых знаков h, для нашей детали равна 30 мм. С помощью таблицы соотношений верхних и нижних стержневых знаков, определяем, что высота верхних стержневых знаков равна 20 мм. Но есть еще четыре сквозных отверстия в детали, поэтому нужно изготовить еще четыре стержня. h1=25 h=15.

Соотношение высоты нижних (h) и верхних (h1) вертикальных знаков

h, мм	20	25	30	35	40	50	60	70	80	90	100	110	120
h1, мм	15	15	20	20	25	30	35	40	50	55	60	65	70

По ГОСТу определяем уклоны для верхнего стержневого знака - 100 и для нижнего - 70 .

4.5Расчет литниковой системы

Расчет литниковой системы сводится к определению площадей поперечных сечений питателей (Fпит), шлакоуловителя (Fшл) и стояка (Fст). Суммарная площадь поперечных сечений питателей определяется по следующей зависимости:

, м2,

где Q, кг - масса отливки и прибыли,

, кг/м3 - плотность металла (для чугуна и стали 7800 кг/м3),

= 0,40,6 - коэффициент истечения,

= 49 с - время заливки формы,

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения,

Н, м - средний напор (высота столба жидкого металла в литейной форме - расстояние от верхнего края опоки до центра масс отливки).

Средний напор определяется графически по чертежу литейной формы в сборе.

Площади поперечных сечений шлакоуловителя и стояка выбираются из соотношений:

1. для отливок из чугуна массой до 1 т и более 1 т соответственно Fпит:Fшл:Fст=1:1,1:1,15 и Fпит:Fшл:Fст=1:1,2:1,4;

2. для стального литья Fпит:Fшл:Fст=1:1,3:1,6.

Этими зависимостями следует руководствоваться при вычерчивании формы в сборе для примерного соблюдения соотношения сечений каналов литниковой системы.

Рассчитаем массу отливки

Q= 265 кг

Н= 375 мм

==0,0025 м2

Отсюда следует, что Fшл =0,00275 м2

Fст = 0,00282 м2

Радиус пит.: Rпит.= м.

Радиус шл.: Rшл.= м.

Радиус ст.: Rст.= м.

4.6 Выбор опоки

Выбираем подходящую по размеру стандартную опоку по ГОСТ2133-75, но перед этим определяем ориентировочные размеры опок.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для нашего случая а=30мм, в=70мм, г=40мм.

Диаметр не менее 699 мм

Высота не менее 125 мм

По ГОСТ 2133-75 подбираем опоку

a=50-70

б=75-100

в=100-125

г=55

Диаметр 1000 мм

Высота 200 мм

6. Окончательная термическая обработка

Получают высокопрочный чугун главным образом модифицированием. В качестве модификатора используют магний (Mg), кальций (Ca), церий (Ce) и другие элементы. Микроструктура высокопрочного чугуна характеризуется наличием графита шаровидной формы, что и обеспечивает повышение прочности.

Отливки из высокопрочного чугуна, с целью повышения прочности, твёрдости и износостойкости подвергаются полной закалке и отпуску (улучшению). Отливки нагревают до 880-930єС и охлаждают в масле. Затем производят отпуск нагревом до 400-600єС с последующим охлаждением.

График термической обработки

Размещено на Allbest.ru

...