Размещено на http://www.Allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• Описание конструкции изделия

1. Расчет конструкции на технологичность

1.1 Расчет коэффициентов

1.2 Определение типа производства и его краткое описание

2. Технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

2.1 Штамповка

2.1.1 Выбор индекса по ковкости сплава

2.1.2 Выбор индекса массы поковки

2.1.3 Выбор индекса степени сложности поковки

2.1.4 Выбор индекса поковки по конструктивной форме

2.1.5 Предварительный выбор способов штамповки методом бальной оценки

2.2 Определение оптимального способа ГОШ

2.3 Проектирование поковки

2.3.1 Выбор классификационных индексов параметров проектируемой поковки

2.3.2 Определение массы поковки

2.3.3 Определение обобщенного исходного индекса

2.4 Определение основных припусков

2.4.1 Выбор допусков на линейные размеры поковок

2.4.2 Допуски формы и расположения поверхностей поковки

2.4.3 Высота остаточного облоя и высота заусенца

2.5 Эскиз поковки

2.6 Ковка

2.6.1 Размеры обработанной заготовки

2.6.2 Основные припуски и предельные отклонения



Введение

Описание конструкции изделия

Описание геометрии

Деталь "Вал" (Рисунок 1) относится к группе тел вращения с габаритными размерами 454 ммЧ120 мм, изготовлена из стали 40Х. Деталь состоит из цилиндрического основания и двух шпоночных пазов, один из которых имеет размеры 20ммЧ98ммЧ28мм, другой 10 ммЧ95 ммЧ28 мм.

Рисунок 1

Вал содержит две ступени с габаритными размерами 120ммЧ18,5мм и 4,8ммЧ98мм. Первая ступень обрамлена фасками с двух сторон, а вторая только с одной (правой) стороны. Также Вал имеет выточку глубиной 1,75мм. В результате анализа чертежа детали "Вал" (Приложение 1) определенно, что чертеж содержит все необходимые сведения о размерах, точности, качестве обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от правильной геометрической формы. Дано указания о материале Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Описание материала

Сталь 40Х ГОСТ4543-71 - сталь конструкционная легированная.

Использование в промышленности: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, и т.д. Удельный вес: 7820 кг/м3 Твердость материала: HB 10 -1 = 217 МПа



Физические свойства

Т	E 10- 5	?	?	C	R 10 9	Примечания:
20	41671	-	7820	-	210	Т - Температура (Град)
100	42310	46	7800	466	285	E - модуль упругости (МПа)
200	42157	42.7	7770	508	346	л - Коэффициент теплопроводности (Вт/(м·град))
300	42065	42.3	7740	529	425
400	31048	38.5	7700	563	528	с - Плотность (кг/м3)
500	27760	35.6	7670	592	642	C - удельная теплоемкость (Дж/(кг·град))
600	23377	31.9	7630	622	780
700	15707	42244	7590	634	936	R - удельное электросопротивление (Ом·м)
800	11689	26	7610	664	1100

Химический состав

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,8-1,1	до 0,3
С - углерод	SI -кремний	Mn - марганец	Ni - никель
S - сера	P - фосфор	Cr - хром	Cu - медь



1. Расчет конструкции на технологичность

Поверхности детали

№ п.	вид поверхности	квалитет	шероховатость
1	фаска	h14	Rz 80
2	плоскость	h14	Rz 80
3	плоскость	h14	Ra 3.8
4	плоскость	h14	Rz 80
5	плоскость	N9	Ra 2.5
6	плоскость	N9	Ra 2.5
7	плоскость	h14	Rz 80
8	цилиндрическая	h14	Rz 80
9	плоскость	h14	Rz 80
10	цилиндрическая	h14	Rz 80
11	цилиндрическая	h14	Ra 0.80
12	плоскость	h14	Rz 80
13	плоскость	h14	Ra 3.8
14	плоскость	N9	Ra 2.5
15	плоскость	N9	Ra 2.5
16	плоскость	h14	Rz 80
17	плоскость	h14	Rz 80
18	цилиндрическая	h14	Rz 80
19	плоскость	h14	Ra 1.25
20	цилиндрическая	js6	Ra 0.80
21	плоскость	h14	Rz 80
22	фаска	h14	Rz 80
23	фаска	h14	Rz 80
24	фаска	h14	Rz 80



1.1 Расчет коэффициентов

1) Коэффициент точности обработки

, где

- Номер квалитета

- Количество поверхностей соответствующего квалитета

- Общее количество поверхностей детали (Согласно рис.2 этот коэффициент равен 24)

- деталь технологична

2) Коэффициент шероховатости

, где

Ш - Параметр шероховатости

- количество поверхностей соответствующей шероховатости

- общее количество поверхностей (Согласно рис.2 этот коэффициент равен 24)

- деталь технологична

3) Коэффициент унификации

, где

- количество унифицированных конструкционных элементов

- общее количество конструкционных элементов

- деталь технологична

1.2 Определение типа производства и его краткое описание

Тип производства определяется исходя из массы детали и объема выпуска. Масса моего вала равна 27,98 кг, а объем производства - 2500 шт. - это означает, что тип производства моей детали будет массовым.

Массовое производство

Производство в широких масштабах с использованием механизированных методов изготовления стандартизованных товаров. Благодаря массовому производству в современных промышленно развитых странах готовые изделия весьма дешевы.

Внедрение управляемой компьютерами сборки привело к заметной индивидуализации готовой продукции, хотя при этом продолжают использоваться стандартизованные компоненты производства в течение длительного периода значительного количества одного и того же вида продукции, типа изделий, опирающееся прежде всего на поточный принцип производства.

технический конструкция заготовка поковка



2. Технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

2.1 Штамповка

Выбор способа горячей объемной штамповки

Под выбором способа горячей объемной штамповки (ГОШ) понимается определение рационального способа штамповки для заданных исходных условий и параметров без сравнительных экономических расчетов. При этом выбранный способ ГОШ должен обеспечивать в полной мере или частично выполнение следующих основных условий:

1) Заготовка (поковка) по своим качественным показателям должна соответствовать требованиям нормативно-технической документации.

2) Поковка должна иметь минимально возможные припуски и напуски, относительно высокий коэффициент весовой точности.

2.1.1 Выбор индекса по ковкости сплава

Определяем номер группы в классификации деформируемых сплавов по ковкости - М2 (табл. 1.4 [2]).

2.1.2 Выбор индекса массы поковки

По чертежу детали определяем массу поковки в первом приближении:

,

где - масса детали, кг

- усредненный коэффициент весовой точности, принимается равным 0,62.

Определяем градационный индекс поковки по ее массе - G5 (табл. 1.5 [2])

2.1.3 Выбор индекса степени сложности поковки

Степень сложности поковок (индекс С) определяем путем вычисления массы (объема) поковки Gп (Vп) к массе (объему) геометрической фигуры Gф (Vф) минимального объема, в которую вписывается форма поковки.

где - масса поковки,

кг - масса геометрической фигуры.

Определяем индекс степени сложности поковки - С1 (табл.1.6[2]).

2.1.4 Выбор индекса поковки по конструктивной форме

Определяем индекс классификации поковки по конструктивной форме - К2 (табл. 1.7 [2]).

2.1.5 Предварительный выбор способов штамповки методом бальной оценки

Анализ исходных параметров показывает, что каждый из них по-разному влияет на выбор способа горячей объемной штамповки. Значимость каждого исходного параметра оценивают весовым коэффициентом - а (табл. 1.8 [2]): штамповка сплав ковкость припуск

По каждому способу штамповки по табл.1.9 определяем суммарное количество баллов, соответствующих найденным классификационным индексам:

,

где - суммарное количество баллов по каждому способу штамповки (i);

- количество баллов по каждому классификационному индексу (j).

Окончательный суммарный балл по каждому из способов штамповки определяем с учетом относительной производительности способа и относительной стоимости производства единицы массы поковок различными способами ГОШ по формуле (6 [1]):

,

где - относительная производительность способа (табл. 1.10 [1]);

- относительная себестоимость (табл. 1.10 [1]).

2.2 Определение оптимального способа ГОШ

После вычислений суммарного балла по каждому способу штамповки на дальнейшее рассмотрение остаются 3 способа штамповки: на кривошипных горячештамповочных прессах, на горизонтально-ковочных машинах, и на высокоскоростных молотах. Условно оптимальный способ штамповки определяем из условий выбора согласно заданию на основе сопоставительного анализа приоритетных способов (табл. 1 [2]).

Анализируя данные в таблице, особенности конструкции детали (в нашем случае осесимметричное тело вращения), а так же особенности каждого из процессов, приходим к выводу, что наилучшим способом изготовления данной детали является штамповка на ГКМ (горизонтально-ковочная машина).

2.3 Проектирование поковки

Исходной информацией при проектировании поковки являются чертеж детали, технические требования, способ штамповки и его разновидность.

2.3.1 Выбор классификационных индексов параметров проектируемой поковки

Частные индексы по основным параметрам (материалу, степени сложности) мы определили при выборе способа штамповки. Для проектирования поковки в соответствии с ГОСТ 7505-89 определяем новые индексы:

· Группа материала - М4 (табл.2.2[1]);

· Группа стали - М3 (табл.2.2[1]);

· Степень сложности остается без изменений - С1;

· Класс точности поковки по ГОСТ 7505-89 - Т4 (табл.2.3[1]).

2.3.2 Определение массы поковки

Расчетную массу поковки ориентировочно вычисляем по формуле:

,

где - расчетная масса поковки (в первом приближении);

- масса детали;

- расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с конфигурацией детали и способом штамповки, (табл.2.4[1]).

2.3.3 Определение обобщенного исходного индекса

Определяем исходный индекс для последующего назначения припусков, допусков и допускаемых отклонений - 18 (табл.2[2]).

2.4 Определение основных припусков

Определение основных припусков на размеры ведем по табл. 3 [2]:

Допуск на размер	размер
3,2мм	d1=100;
3,2мм	d2=120;
3,0мм	L1=50,5;
2,7мм	L2=18,5;
3,8мм	L3=385

Устанавливаем штамповочные уклоны

По табл. 2.7 [2] определяем штамповочные уклоны б = 10.

Устанавливаем радиусы закруглений

Радиусы закруглений назначают на все пересечения поверхностей поковки. Назначаем минимальные радиусы закруглений наружных (Rн) углов - Rн = 5,0 мм (табл. 7 [3]).

2.4.1 Выбор допусков на линейные размеры поковок

Определяем допуски и допускаемые отклонения линейных размеров стальных поковок:

А) Линейные размеры (табл.8[2]):

диаметр мм;

диаметр мм;

длина мм;

длина мм;

длина мм.

Б) Радиусы закруглений (табл.17[3]):

Rв=мм.

2.4.2 Допуски формы и расположения поверхностей поковки

Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа - 1,2 мм (табл. 9 [3]);

Допускаемое отклонение по изогнутости, от плоскостности - 1,6 мм (табл. 13 [3]).



2.4.3 Высота остаточного облоя и высота заусенца

Допускаемая величина остаточного облоя - 1,4 мм (табл. 10 [3]);

Допускаемая величина заусенца не должна превышать - 5 мм (п.5. 10 [3]).

Расчет массы поковки проводят, суммируя массы ее элементарных частей:

m0факт = Уm0iфакт = 0,001Уmпmili,

где mпм - масса погонного метра поковки, кг, круглого сечения (определяется по диаметру элементарной части поковки с учетом половины положительного предельного отклонения его). Данные о массе погонного метра [ГОСТ 2590-71];

li - длина элементарной части поковки, мм. Для нашего примера:

m0факт = 0,001(96,33Ч21,2+67,97Ч442,3) = 30,86 кг.

Расчет коэффициента использования металла ведется по формуле:

Ким = mд/mз = 27,98/30,86 = 0,91

2.5 Эскиз поковки

2.6 Ковка

Для изготовления заготовки, будем использовать поковки изготовляемые ковкой на паровоздушных молотах (стр. 112 [4])

2.6.1 Размеры обработанной заготовки

Размеры обработанной заготовки приведены на рисунке 1

2.6.2 Основные припуски и предельные отклонения

Основные отклонения на диаметры уступов и выступов заготовки равняются в соответствии с (таблица 2 [5])

Припуски и предельные отклонения на длину уступов и общую длину детали назначают в соответствии с п. 15 ГОСТа 7829-70. При этом длина уступов указывается от единой базы (за базу принят торец выступа диаметром 50 мм на). Результаты приведены таблице

Длина, мм	Припуск на длину, мм	Предельные отклонения на длину, мм
454	22,5	±7,5
385	15,75	±4,5
18,5	15,75	±4,5

Дополнительный припуск на несоосность назначают предварительно на все диаметры поковки, кроме наибольшего диаметра 120 мм. Величину припуска определяют по табл. 3 ГОСТа 7829-70. Результаты приведены в таблице

Диаметр, мм	Припуск, мм
100	3

Определяют основное сечение, для чего рассчитывают площади продольных сечений ступеней:

Для ступеней, площадь продольного сечения которых более площади ступени с наибольшим диаметром (D2), рассчитывается произведение A:

Таким образом, за основное сечение принимаем то, для которого произведение А является наибольшим. В связи с тем, что за основное сечение принят выступ не с наибольшим диаметром, назначаем на диаметр 129 мм дополнительный припуск в 3 мм

Проверка выполнимости концевых уступов:

Примем, что поковка будет изготавливаться на молоте, имеющем бойки шириной Bб = 240 мм (Семенов т. 1 стр. 416).

Концевой уступ диаметром 112 мм и длиной 53,88 мм невыполним, так как высота его больше минимальной высоты 4 мм, регламентируемой табл. 4 ГОСТа 7829-70, но длина менее минимальной длины , регламентируемой табл. 5 ГОСТа 7829-70.

Концевой уступ диаметром 112 мм и длиной 388,37 мм выполним, так как высота его больше минимальной высоты 4 мм, регламентируемой табл. 4 ГОСТа 7829-70, и длина более минимальной длины , регламентируемой табл. 5 ГОСТа 7829-70.

Окончательные размеры поковки с назначенными на нее основными и дополнительными припусками после проверки выполнимости уступов приведены на рисунке

Расчет массы поковки проведем, суммируя массы ее элементарных частей:

Где - m1, m2 - масса погонного метра поковки, кг, круглого сечения (определяется по диаметру элементарной части поковки с учетом половины положительного предельного отклонения его (ГОСТ 2590-88)).

l1, l2 - длина элементарной части поковки, мм.

Расчет коэффициента использования металла ведется по формуле:

Ким = mд/mз = 27,98/40,47= 0,69

Сравнивая оба коэффициента делаем выбор в пользу горячекатаной штамповки

Размещено на Allbest.ru

...