Технология конструкционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология конструкционных материалов



Содержание

Введение

1. Выбор заготовки

2. Режим резания

Список литературы



Введение

Основными задачами российской промышленности являются более полнолное удовлетворение потребностей народного хозяйства высококачественной продукцией, обеспечение технического перевооружения и интенсификации производства во всех областях.

Поставленные задачи должны решать высококвалифицированные инженеры-машиностроители, в деятельности которых применение на практике технологических наук имеет очень большое значение.

В данной работе мы рассматриваем лишь небольшую часть основных процессов изготовления детали на примере втулки. Описаны основные параметры этой детали, технические характеристики материала, из которого она изготавливается.

Способ получения и расчёта режимов резания технологических процессов, таких как фрезерование, протягивание, сверление и резьбонарезание. А также рассчитано основное технолгическое время изготовления данной детали.



Внутренний диаметр проката -- 25мм.

Втулка конструктивно представляет собой вал с отверстием.

Втулка -- тело вращения. Из требований предъявляемых к шероховатости обрабатываемых поверхностей можно сделать вывод, что поверхности, обрабатываемые по 6-ому классу точности (RA=2,5) являются остновными, то есть по ним присходит соединение втулки с другими деталями.

Втулку в основном изготавливают из конструкционных и легированных сталей, отвечающих требованиям высокой точности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к конструкционным напряжениям, повышенной износостойкостью.

Втулка работает без смазки; нагрузки, действующие на неё, передаются черезтри отверстия диаметром 5мм. При помощи этих отверстий втулка крепится к корпусу, а отверстие диаметром 30мм используется для вала, который передаёт вращательное движение.

Деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности и проста по конструкции. Расположение крепёжных отверстий допускает многоинструментальную обработку. Поверхности вращения могут быть обработаны на многошпиндельных станках.



1. Выбор заготовки

При выборе заготовки учитывают:

тип производства;

материал заготовки;

конфигурацию;

размеры;

элементы детали.

Данная деталь -- втулка -- изготавливается штамповкой на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Штамповка на ГКМ является одним из самых производительных способов и рентабельна для заготовки данной детали. Производительность до 400 поковок в час. Допуски и припуски на поковки, изготовляемые на ГКМ, ркгламентируются ГОСТом 7505-55. Требуемое усилие на ГКМ расчитывается по формуле:

где Dnk -- диаметр поковки в мм;

k-- коэффициент. Для поковок простой формы k=0.05

P=0.05·(80)2 = 320, тс

Точность и качество поверхности заготовки, изготовливаемой ковкой по ГОСТу 7505-55 3-я группа точности, определяется высотой неровностей и дефектным слоем (Rz+T)=1.5 мм

Кривизна К (мкм/мм) для поковок диаметром 85мм, обработанных ковкой, 3мм.

Общая кривизна заготовки:

К0 = КL, где L -- общая длина заготовки в м (с учётом припуска 63мм).

К0 = 0.003·0.063 = 1.89·10-4м

Значение коэффициента уточнения Ку после обтачивания:

чернового и однократного -- 0.06

получистового -- 0.05

чистового -- 0.04.

Данная деталь -- втулка -- относится ко второй группе (повышенной точности) -- деталь крупносерийного и среднесерийного производства.

Втулка изготавливается из материала Сталь45Х (ГОСТ 1050-74). Приведём особенности этой стали.

Материал заготовки.

Сталь 45Х. втулка резание сверление резьбонарезание

Заменитель -- стали: 40Х, 50Х, 45ХЦ, 40ХГТ, 40ХФ, 40Х2АФЕ.

Вид поставки:

1. Сортовой прокат, в том числе фасонный. ГОСТы: 4543-71, 2590-71, 2591-71, 10702-78.

2. Калиброванный пруток. ГОСТы: 7417-75, 8559-75, 8560-78, 1051-73.

3. Шлифованный пруток и серебрянка. ГОСТ 14955-77.

4. Лист толстый. ГОСТы: 1577-81, 19903-74.

5. Полоса. ГОСТы: 103-76, 82-70.

6. Поковки и кованные заготовки. ГОСТы: 1133-71, 8479-70.

Назначение: валы, шестерни, оси, болты, шатуны, втулки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твёрдости, износостойкости, прочности и работающие при незначительных ударных нагрузках.

Температура критических точек, 0С

АС1	АС3(АСm)	r3(АrCm)	Ar1	MH
735	770	690	660	355

Химичекий состав (ГОСТ 4543-71):



С	0.41-0.49 %
Si	0.17-0.37 %
Cr	0.80-1.10 %
Mn	0.50-0.80 %
P	Не более 0.035 %
S	Не более 0.035 %
Cu	Не более 0.30 %
Ni	Не более 0.30 %

Ударная вязкость, КСИ, Дж/см2

Температура, 0С
+20	-- 40	-- 80
55	51	39

Механические свойства.

ГОСТ	Состояние поставки, режимы термообработки	Сечение,мм	КП	В	КСИ Дж/см2	HB, не более
4543-71	Пруток. Закалка 8400С, масло. Отпуск 5200С, вода или масло	25	-	830	1030	9	45	49	-
8479-70	Поковки, нормализация.	До 100 300-500 500-800	315	315 315 315	570 570 570	17 12 11	38 30 30	39 29 29	167-207 167-207 167-207
	…закалка, отпуск	500-800	315	315	570	11	30	29	167-207
	…нормализация	До 100 100-300 300-500	345	345 345 345	590 590 590	18 17 14	45 40 38	59 54 49	174-217 174-217 174-217
	…закалка, отпуск	500-800 100-300 300-500	395	345 395 395	590 615 615	12 15 13	33 40 35	39 54 49	174-217 187-229 187-229
		100-300 300-500	440	440 440	635 635	14 13	40 35	54 49	197-235 197-235
		До 100 100-300	490	490 490	655 655	16 13	45 40	59 54	212-248 212-248
		100-300	540	540	685	13	40	49	223-262
		До 100	590	590	735	14	45	59	235-277
		До 100	640	640	785	13	42	59	248-293

-1, МПа	n	Состояние металла
343	-	0,2=830 МПа, В=980 МПа, НВ=285
380	-	0,2=550 МПа, В=780 МПа, НВ=217
774	106	В=1590 МПа
588	5106	В=1150 МПа
588	-	Закалка 8300С, масло; отпуск 5750С

Технологические свойства.

Температура ковки, 0С: начала --1250, конца -- 780. Заготовки сечением до 100мм охлаждаются на воздухе. 101-300 -- в мульде.

Свариваемость: трудносвариваемая. Способы сваривания: РДС, необходимы подогрев и последующая термообработка. Обрабатываемость резанием -- в горячекатном состоянии при НВ 163-168,В=610МПа, Кvтв.спл.=1.20, Кv б.ст.=0.95

Флокеночувствительность: есть.

Склонность к отпускной хрупкости: есть.

Прокаливаемость (ГОСТ 4543-71)

Расстояние от торца, мм	Примечание
1.5	4.5	7.5	9	12	13.5	16.5	19.5	24	33	Закалка 8500С
54-60	51.5-58.5	47.5-57	45-55	39.5-52.5	37.5-47	34.5-43.5	31-42	28.5-39.5	24.5-34.5	Твёрдость для полос прокалива-емости, HRC
Количество мартенсита, %	Критический диаметр, мм
	В воде	В масле
50 95	33-60 21-36	20-38 12-14

Разработка маршрутной технологии.

При разработке маршрутной технологии руководствуются следующими принципами:

1. В первую очередь обрабатывают те поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке.

2. Затем обрабатывают поверхности с наибольшим припуском.

3. Далее выполняют обработку поверхностей снятия металла, которая в наименьшей степени влияет на жёсткость детали.

4. К началу техпроцесса необходимо относить те операции, на которых можно ожидать появление брака из-за скрытых дефектов (трещины, раковины и т.д.).

Технологический процесс.

1. Исходное сырьё для получения заготовки: Сталь45Х.

2. Метод получения заготовки: штамповка.

3. Оборудование: горизонтально-ковочная машина, фрезерный станок, сверлильный станок, протяжной станок, токарный станок.

4. Операции механической обработки:

005 -- заготовительные

010 -- протягивание

015 -- расточка

020 -- сверление

025 -- резьбонарезание

030 -- фрезерование

Заготовительная операция описана выше (см. выбор заготовки).

Протягивание:

Операция 010.

Производится на горизонтально-протяжном станке, протяжкой для внутреннего протягивания, выполненной из быстрорежущей стали Р9К15 II типа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2 Протягивание.

1. Снять деталь.

2. Установить протяжку.

3. Установить деталь и протяжку.

4. Протянуть отверстие 3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Растачивание:

Операция 015. Производится на токарно-винторезном станке 1А616 прямоугольным расточным резцом 610мм, закреплённым в радиальном суппорте планшайбы , ГОСТ 10046-72.

1.Снять и установить деталь.

2.Подобрать резец.

3.Пройти заготовку с одной стороны до диаметра 49мм (начерно) на 28мм.

4.Развернуть заготовку другой стороной.

5. Пройти заготовку с этой стороны до диаметра 59мм (начерно) на 20мм.

6.Развернуть заготовку другой стороной.

7.Пройти заготовку с этой стороны до диаметра 50мм (начисто) на 28мм.

8.Развернуть заготовку другой стороной.

Размещено на http://www.allbest.ru/

9. Пройти заготовку с этой стороны до диаметра 60мм (начисто) на 20мм.

Сверление:

Операция 020. Производится на настольно-сверлильном станке 2Н106П, сверлом диаметром 4.8 мм, ГОСТ 4010-64.

1. Снять и установить деталь.

2. Подобрать сверло.

3. Сверлить отверстие диаметром 5мм на глубину 20мм.

4. Повторить операцию для остальных отверстий.

Резбонарезание:

Операция 025. Производится на настольно-сверлильном станке 2Н106П, гайконарезной головкой.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Снять и установить деталь.

2. Установить головку.

3. Нарезать резьбу 51 начисто на глубину 15мм.

4. Повторить операцию для остальных отверстий.

Фрезерование:

Операция 030. Производится на вертикально-консольном фрезерном станке 6Н104, наборной торцовой фрезой с зубьями из быстрорежущей стали Р18.

1. Снять и установить деталь

2. Подобрать фрезу диаметром 110 мм.

3. Точить поверхности 1, 2 и 3 начерно.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5 Фрезерование. Заготовка для простоты показана условно.

4. Повторить операцию для противоположной поверхности с фрезой диаметром 120мм.

5. Фрезеровать поверхности 1, 2 и 3 начисто.

Расчёт режимов резания и основного технологического времени.

1. Расчитываем режим резания и основное технологическое время операции 010 - протягивания.



2. Режим резания

Параметр шероховатости R = 2.5 мкм. Твёрдость Стали 45Х 220 HB. Берём протяжку шлицевую из быстрорежущей стали Р18. Подача зубьев на стороны S0 = 0.07 мм/зуб. Шаг зубьев t0=12мм. Число зубьев в секции zc = 2. Общая длина протяжки 870мм. Передний угол = 20, задний угол на черновых зубьях = 3, на чистовых зубьях = 2, на колибрующих зубьях = 11.

Сталь 45Х относится к первой группе обрабатываемости. Сила резания:

P = q0lpKp ,

где q0 -- сила резания, кгс на 1мм, а

lp = суммарная длина режущих кромок зубьев, одновременно участвующих в работе, мм;

Кp -- общий поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий изменённые условия работы.

Для S0 = 0.7 мм и = 20, q 0 = 14.19 кгс/мм.

Кpм = 1, Кp0 = 1, Крр=1, Кpn = 1.

lp=Dzp/zc,

где D = 30 мм -- наибольший диаметр зубьев протяжки, zp -- число зубьев, одновременно участвующих в работе, zc -- число зубьев в секции.

zp = l/t0 + 1, где l -- длина протягиваемой области, t0 -- шаг черновых зубьев;

zp = 65/12 +1 = 6.42

lp= Dzp/zc = 3.14·30·6.42/2 = 302.4 мм

Сила резанья:

P= q 0lpКpм Кp0 Кpp Кpn = 14.19·302.4·1·1·1·1=4291 нгс

В единицах СИ P = 65361 H

Скорость гланого движения для шпинделя протяжек первой группы обрабатываемости крупносерийного производства V = 6 м/мин. Поправочный коэффициент на скорость KVu=1 (так как Р18).

Определяем скорость гланого движения резания, допустимую мощность электродвигателя станка (станок 7Б 510, Nд= 17 кВт).

Vдоп= 65·102Nд/p , где =0.85

Vдоп= 65·102·17·0.85/4291= 22.3 м/мин

Таким образом, V Vдоп (6 22.3). Следовательно принимаем скорость главного движения резания V = 6 м/мин.

Основное время:

,

где Lpx -- длина рабочего хода протяжки:

Lpx = ln+ l + lдоп =870-265+65+50 = =720мм;

K1 -- коэффициент, учитывающий обратный ускоренный ход,

К1= 1 + V / Vох = 1+6/20 = 1.3;

i - число рабочих ходов (одна заготовка i=1);

q -- число одновременно обрабатываемых заготовок, q=1.

Таким образом T0 = 720·1.3·1/(1000·6·1) = 0.16 мин

2. Расчитываем режимы резания и основное технологическое время операции 015 - растачивания.

На токарно-винторезном станке 16Б16П растачивают отверстие диаметром d=30мм до диаметра D=60мм, длиной 20мм. Параметр шероховатости выбранной поверхности Ra= 1.6мкм. Материал заготовки сталь 45Х, в=67 кгс/мм2. Заготовка штампованная с предварительно обработанной поверхностью.

Выбираем резец и устанавливаем его геометрические размеры: = 0; =5, f=0.25 мм, r=1мм.

Глубина резания

t=D-d/2=60-30/2=15мм

Подача для

RA= 1.6мкм при обработке стали твердосплавным резцом , если принять ориентировочно V>100 м/мин рекомендуется S0=0.2..0.25 мм/об. Корректируем подачу по данным станка

S0=0.25мм/об.

Определяем скорость главного движения резания.

Для в=67 кгс/мм2, t до 15мм , подаче в 0.25мм и =0 скорость резания Vтабл=218м/мин.

Коэффициенты равны единице.

Vи=218м/мин

Частота вращения шпинделя.

n=1000Vи /D = 1000218/3.1460=1157 мин-1 .

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка:

действительная частота: nд=1250 мин-1.

Действительная скорость главного движения резания:

Vд=Dnд /1000 = 3.14601250/1000=235 м/мин 5 м/с

Основное технологическое время.

T0=Li/nS0

i=1; длина раб.хода резца L=20мм; n=1250мин-1; S0=0.25мм/об

T0=201/(12500.25) = 0.05 мин.

Поворачиваем деталь другой стороной и обрабатываем с диаметра 30мм до диаметра 50 мм на 28мм.

t=50-30/2=10мм

Vд=Dnд /1000 = 3.14501600/1000=251.2 м/мин 4.18 м/с

Основное технологическое время.

T0=Li/nS0

i=1; длина раб.хода резца L=28мм; n=1600мин-1; S0=0.25мм/об

T0=281/(16000.25) = 0.07 мин.

Выбираем резец 3мм и устанавливаем его геометрические размеры: = 0; =10, f=0.25 мм, r=1мм.

t=D-d/2=55-50/2=2.5мм

Для в=67 кгс/мм2, t до 2.5мм , подаче в 0.25мм и =0 скорость резания Vтабл=133м/мин.

Коэффициенты равны единице. Vи=133м/мин

Частота вращения шпинделя.

n=1000Vи /D = 1000133/3.1455=770 мин-1 .

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка:

действительная частота: nд=800 мин-1.

Действительная скорость главного движения резания:

Vд=Dnд /1000 = 3.1455800/1000=138м/мин 2.3 м/с

Основное технологическое время.

T0=Li/nS0

i=1; длина раб.хода резца L=3мм; n=800мин-1; S0=0.25мм/об

T0=31/(8000.25) = 0.015 мин.

Итого общее технологическое время растачивания:

T0=0.07+0.05+0.015=0.135 мин

3. Расчитываем режим резания и основное технологическое время для операции 020 -- сверления.

Глубина сверления -- 20мм. Выбираем сверло диаметром 4.8мм с рабочей частью из стали Р18. Углы сверла: 2 = 118, 20 = 70, = 40…60; при стандартной заточке = 55, = 11. Принимаем =24..32°. Возьмём =25°.

При сверления стали с В 80 кгс/мм2 свёрлами диаметров от 2 до 6 мм подача

S0=0.08 - 0.18 мм/об. Принимаем средние значения диапазона S0=0.13 мм/об.

Основное время:

T0=L /(nS0).

При двойной заточке сверла врезание y = 0.4D = 0.4·4.8 = 1.92мм. Перебег сверла =0.5…2 мм, принимаем =1мм. Тогда L=10+1.92+1=12.92мм; n -- частота вращения шпинделя, n = 400 мин-1.

T0 = 12.92 /(400·0.13) = 0.25 мин.

Итак, подача сверла S0=0.13 мм/об.

Основное время сверления отверстия -- 0.25 мин, трёх отверстий -- 0.75 мин.

4. Режим резания и основное технологическое время для операции 025 -- резьбонарезания.

Станок -- 2Н106П. Материал пластинки резца Т15К6. Угол профиля резца 60°; = 6°, = 0, r = 0.11мм. Число рабочих ходов: i = 2.

Для стали с В = 71…79 кгс/мм2 Vтабл=67 м/мин. Поправочные коэффициенты не учитываем, тогда Vu=Vтабл = 67 м/мин ( 1.1 м/с).

Частота вращения шпинделя станка, соответствующая найденной скорости главного движения резания n = 1000Vu /(D) = 1000·67 / (3.14·4.8) = 918 мин-1.

Действительная скорость главного движения резания :

VD = (Dn/1000) = 13.8 м/мин ( 0.23 м/с).

Основное время:

T0 = (l + l1)/(nP),

где l -- длина резьбы (15мм), l1 -- врезание и перебег резца (1.2мм), P -- шаг резьбы (1) или подача.

T0 = (10+1.2)/(918·1) = 0.012 мин.

Итак, скорость главного режима резания: VD= 13.8 м/мин.

Основное время T0 = 0.012 мин, для трёх отверстий: T0 = 0.036 мин

5. Расчитываем режим резания и основное технологическое время операции 030.

Режим резания : принимаем наборную торцовую фрезу, оснащённую пластинами из твёрдого сплава Т15К6. Диаметр D фрезы принимаем D = 110мм с числом зубьев z = 4. Геометрические размеры фрезы: =60 , = 12 (считаем, что толщина срезаемого слоя d > 0.08мм); = -5, = 5, 0= 5; 1 = 5. Глубина резания: t = 1.5мм = h. Подача на зуб фрезы Sz = 0.1мм/зуб, поправочный коэффициент на подачу: KSz =1, так как = 60. Скорость главного движения резания: t до 5мм, и

Sz до 0.24мм/зуб: vтабл = 1.94 м/мин. Учитывая поправочные коэффициенты на скорость для стали с

В = 57 ктс/мм2, КМv = 1.26. Для случая чистовой обработки Кnv = 1. С учётом коэффициентов:

vu = vтабл· КМv ·Кnv = 1.94·1.26·1 = 2.4 м/мин (0.04 м/с).

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости гланого движения резания:

.

Корректируем по данным станка и устанавливаем:

n0 = 71 мин-1.

Действительная скорость главного движения резания:

Определяем скорость движения подачи:

vs = SM = Sz z n0 = 0.1·4·71 = 28.4 мм/мин.

Принимаем действительную скорость подачи vs = 28 мм/мин. Основное время:

Итак, частота вращения шпинделя: 69мин-1; скорость подачи: 28.4 мм/мин.

Общее время для обработки двух торцов: 1 минута.

Основное технологическое время изготовления всей детали:

T0 = 0.135 + 0.16 + 0.75 + 0.036 + 1 = 2.081 мин



Список литературы

1. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск, "Высшая школа", 1975.

2. Нефедов Н. А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. 5-е изд., перераб. и доп. -- М : "Машиностроение", 1990.

3. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Изд. 2-е, М., "Машиностроение", 1974.

4. Справочник металлиста. В 5-ти т. Т. 3. Под ред. А. Н. Малова. М. "Машиностроение", 1977.

5. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х томах. Изд. 3, переработанное. Том 1,2. Под ред. А.Н. Малова. М. "Машиностроение", 1972.

6. Технология конструкционных материалов. Учебник для вузов. М

Размещено на Allbest.ru

...