Похожие рефераты Скачать .docx  

Курсовая работа: Технология конструкционных материалов

Курсовая работа

Выполнил: Муранов В.А., Группа: ПМ-971

Воронеж

Министерство Образования Российской Федерации

Воронежский Государственный Технический Университет

1999 год

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.

Деталь — втулка. Сталь45Х.

Описание конструкции детали.

Дано — втулка. Изготавливается из сортового проката круг . 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:

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

Общая кривизна заготовки:

rК0 = DК L, где L — общая длина заготовки в м (с учётом припуска 63мм).

rК0 = 0.003·0.063 = 1.89·10-4 м

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, 0 С

АС1 АС3С m ) 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, 0 С
+20 — 40 — 80
55 51 39

Механические свойства.

Г

О

С

Т

Состояние поставки, режимы термообработки

Сечение,

мм

КП В 

КСИ

Дж/см2

HB, не более
4543-71

Пруток. Закалка 8400 С, масло.

Отпуск 5200 С, 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
s-1 , МПа n Состояние металла
343 - s0,2 =830 МПа, sВ =980 МПа, НВ=285
380 - s0,2 =550 МПа, sВ =780 МПа, НВ=217
774 106 sВ =1590 МПа
588 5×106 sВ =1150 МПа
588 - Закалка 8300 С, масло; отпуск 5750 С

Технологические свойства.

Температура ковки, 0 С: 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,sВ =610МПа, Кv тв.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 8500 С
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

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 5r1 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 Ra = 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 g = 20°, задний угол на черновых зубьях a = 3°, на чистовых зубьях a = 2°, на колибрующих зубьях a = 11°.

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

P = q0 Slp Kp , где q0 — сила резания, кгс на 1мм, а Slp = 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 g = 20°, q 0 = 14.19 кгс/мм.

Кp м = 1, Кp 0 = 1, Крр =1, Кpn = 1.

Slp =pDzp /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

Slp = pDzp /zc = 3.14·30·6.42/2 = 302.4 мм

Сила резанья:

P= q 0 Slp Кp м Кp 0 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 h/p , где h=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, sв =67 кгс/мм2 . Заготовка штампованная с предварительно обработанной поверхностью.

Выбираем резец и устанавливаем его геометрические размеры: j= 0°; g=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 sв =67 кгс/мм2 , t до 15мм , подаче в 0.25мм и j=0 скорость резания Vтабл =218м/мин.

Коэффициенты равны единице.

Vи =218м/мин

Частота вращения шпинделя.

n=1000Vи /pD = 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 =pDnд /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 =pDnд /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: j= 0°; g=10°, f=0.25 мм, r=1мм.

t=D-d/2=55-50/2=2.5мм

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

Коэффициенты равны единице.

Vи =133м/мин

Частота вращения шпинделя.

n=1000Vи /pD = 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 =pDnд /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: 2j = 118°, 2j0 = 70°, y = 40…60°; при стандартной заточке y = 55°, a = 11°. Принимаем w=24..32°. Возьмём w=25°.

При сверления стали с sВ £ 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 D=0.5…2 мм, принимаем D=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°; a = 6°, g = 0, r = 0.11мм. Число рабочих ходов: i = 2.

Для стали с sВ = 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 /(pD) = 1000·67 / (3.14·4.8) = 918 мин-1 .

Действительная скорость главного движения резания :

VD = (pDn/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: j=60° , a = 12° (считаем, что толщина срезаемого слоя d > 0.08мм); g = -5°, l = 5°, j0 = 5°; j1 = 5°. Глубина резания: t = 1.5мм = h. Подача на зуб фрезы Sz = 0.1мм/зуб, поправочный коэффициент на подачу: Kj Sz =1, так как j = 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

sВ = 57 ктс/мм2 , КМ v = 1.26. Для случая чистовой обработки Кnv = 1. С учётом коэффициентов:

vu = vтабл · КМ v ·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 zn0 = 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. «Машиностроение», 1977.

Похожие рефераты:

Проектирование цеха ремонта поршневых компрессоров

Технологии машиностроения

Оценка трудового потенциала на предприятии ОАО "Балаковский завод запасных деталей"

Технологический процесс изготовления зубчатого колеса

Проектирование режущего инструмента

Разработка автоматизированного участка изготовления детали "Фланец"

Разработать технологический процесс и спроектировать механический участок обработки детали Вал первичный №41526-96 с годовым выпуском 350000 штук при двух сменной работе

Разработать технологический процесс обработки детали "Вал" в условиях среднесерийного производства

Технологический процесс изготовления вала насоса

Разработка технологических процессов на механическую обработку вала первичного

Методика расчётов режимов резания

Комплексный дипломный проект: Проект участка по производству технологических приспособлений для электромеханического восстановления и укрепления поверхностного слоя деталей машин. Плоские поверхности.

Технологический процесс изготовления корпуса цилиндра типа Г29-3

Технологический процесс обработки деталей "Крышка" и "Шарнир" при годовой программе выпуска 2000 штук