Технология Конструкционных Материалов
Министерство Образования Российской Федерации
Воронежский Государственный Технический Университет
Кафедра Сварочного Оборудования и Технологии Сварочного Производства
Курсовая работа
по
«Технология Конструкционных Материалов»
Группа: ПМ-971
Выполнил: Муранов В.А.
Принял: Зенин В.В.
Воронеж
1999 год
Оглавление.
1. Введение.
2. Описание конструкции детали.
3. Выбор заготовки.
4. Сталь 45
5. Размеры заготовки.
6. Разработка маршрутной технологии
7. Технологический процесс.
8. Расчёт режимов центробежного литья и резанья, основного
технологического времени.
9. Литература.
Введение.
Основными задачами российской промышленности являются более полнолное
удовлетворение потребностейнародного 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.
Описание конструкции детали.
Дано — втулка. Изготавливается из сортового проката круг [pic]. Материал
детали Сталь 45Х (данные по этой стали приведены ниже); определяется ГОСТом
1050-74. Вид проката, из которого изготавливается деталь, — круг
горячекатный повышенной и нормальной точности с постоянной характеристикой
поперечного сечения; диаметр — 80мм. Определяется ГОСТом 2590-71.
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.
Выбор заготовки.
При выборе заготовки учитывают:
1. тип производства;
2. материал заготовки;
3. конфигурацию;
4. размеры;
5. 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.
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.
|Г |Состояние |Сечение|КП |?0.2 ?В |КСИ |HB, не |
|О |поставки, |, | |?3 ? | |более |
|С |режимы |мм | | |Дж/с| |
|Т |термообработк| | | |м2 | |
| |и | | | | | |
|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 |5(106|(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 |
| |В воде |В масле |
|50 |33-60 |20-38 |
|95 |21-36 |12-14 |
Размеры заготовки.
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.
Рис.2 Протягивание.
1. Снять деталь.
2. Установить протяжку.
3. Установить деталь и протяжку.
4. Протянуть отверстие 3.
Растачивание:
Операция 015. Производится на токарно-винторезном станке 1А616
прямоугольным расточным резцом 6(10мм, 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.
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.
1. Снять и установить деталь.
2. Установить головку.
3. Нарезать резьбу 5(1 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.
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.
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 = q0(lpKp , 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 0(lpКpм 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:
[pic], 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 = 1000(218/3.14(60=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 = 3.14(60(1250/1000=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=20(1/(1250(0.25) = 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 = 3.14(50(1600/1000=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=28(1/(1600(0.25) = 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 = 1000(133/3.14(55=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 = 3.14(55(800/1000=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=3(1/(800(0.25) = 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(, 2(0 = 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: K(Sz =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: [pic].
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
Литература
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.
«Машиностроение», 1977.
-----------------------
Мпа
%
Не менее
[pic]
[pic]
2
1
1
2
3
Рис.3 Сверление
Рис.4 Нарезка резьбы.
3
Деталь — втулка. Сталь45Х.
[pic]
[pic]
3
Рис.1 Размеры заготовки.
Рис.3 Растачивание. |
