Проектирование и изготовление фланца из стали 20 методом горячей штамповки

Kursovaya Rabota OPP i TP shever.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Тульский государственный университет»
Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»
Основы проектирования продукции и технологии ее производства
Себестоимость продукции и ее качество во многом зависит от того насколько грамотно и рационально спроектирована заготовка. Поэтому целью данной курсовой работы является приобретение умений и навыков проектирования заготовок получаемых объемной штамповкой.
В данной курсовой работе представлено проектирование заготовки для последующего изготовления из неё детали «шевер дисковый типа 2».
TOC o "1-3" h z u Введение PAGEREF _Toc501480415 h 4
Исходные данные для проектирования PAGEREF _Toc501480416 h 5
Описание детали PAGEREF _Toc501480417 h 7
Выбор способа получения заготовки PAGEREF _Toc501480418 h 8
Расчет параметров заготовки PAGEREF _Toc501480419 h 10
Определение массы детали PAGEREF _Toc501480420 h 12
Конструирование поковки PAGEREF _Toc501480421 h 14
Определение припусков на обработку поковки и штамповочных уклонов PAGEREF _Toc501480422 h 14
Определение номинальных размеров поковки PAGEREF _Toc501480423 h 16
Определение допусков на размеры поковки PAGEREF _Toc501480424 h 17
Расчет исходной заготовки под штамповку PAGEREF _Toc501480425 h 19
Определение объема поковки PAGEREF _Toc501480426 h 19
Определение объема и массы перемычки PAGEREF _Toc501480427 h 21
Определение объема и массы облоя PAGEREF _Toc501480428 h 21
Расчет размеров исходной заготовки. PAGEREF _Toc501480429 h 23
Переходы штамповки PAGEREF _Toc501480430 h 24
Определение массы падающих частей молота. PAGEREF _Toc501480431 h 26
Выбор оборудования. PAGEREF _Toc501480432 h 26
Разработка маршрутно – операционной карты механической обработки PAGEREF _Toc501480433 h 27
Технологичность детали PAGEREF _Toc501480434 h 27
Составление маршрутной технологии PAGEREF _Toc501480435 h 28
Выбор металлорежущего оборудования. PAGEREF _Toc501480436 h 32
Заключение PAGEREF _Toc501480437 h 34
Приложения PAGEREF _Toc501480438 h 35
Список литературы PAGEREF _Toc501480439 h 36
Зубчатые передачи занимают важное место в машинах и агрегатах и часто работают при больших окружных скоростях и с высокими нагрузками. Качество этих передач определяют такие важнейшие показатели работы машины как долговечность уровень шума вибраций и т.д. Поэтому совершенствование методов чистовой обработки зубчатых колес определяющих качество и точность изделия является важной задачей.
Наиболее производительной финишной операцией зубообработки является шевингование. Шеверы учитывая сложность их проектирования изготовления и эксплуатации являются дорогостоящими инструментами. В процессе шевингования с боковых сторон поверхностей зубьев колес срезаются тонкие стружки. В процессе эксплуатации шеверов при их переточке заново перешлифовывается эвольвентный профиль зубьев.
Существующие методики проектирования не обеспечивают выбор оптимальных конструктивных параметров инструмента поэтому задача совершенствования конструкции зуборезного инструмента повышение срока его службы за счет увеличения количества допустимых переточек и сокращение времени на проектирование шеверов является актуальной и практически значимой задачей.
Исходные данные для проектирования
Деталь (рис.1) подлежащая изготовлению представляет собой дисковый шевер типа 2 с модулем m = 4 числом зубьев z = 53 и центральным шпоночным отверстием диаметром D=635 мм.
Материал детали – сталь Р6М6 ГОСТ 5950-2000.
Производство серийное.
В качестве заготовки используем поковку штампуемую на паровоздушном молоте двойного действия в открытом штампе.
Нагрев заготовок – индукционный.
Рис. 1. Шевер дисковый ГОСТ 8570-80
Таблица 1. Основные размеры дискового шевера типа 2
Шевер дисковый ГОСТ 8570-80представляет собой зубчатое колесо с прямыми или косыми зубьями на боковых гранях которых нарезано большое количество стружечных канавок образующих режущие кромки. Дисковые шеверы применяются для окончательной обработки боковых поверхностей зубьев цилиндрических зубчатых колёс как внешнего так и внутреннего зацепления.
Шевер дисковый предназначен для срезания (соскабливания) с боковых поверхностей зубьев очень тонких стружек в результате чего достигаются:
увеличение точности зубчатого венца
улучшение качества поверхности зубьев
обеспечение высокой производительности процесса обработки
уменьшение шума зубчатых колёс в дальнейшей эксплуатации механизма
Выбор способа получения заготовки
В качестве способа получения заготовки выбираем штамповку на паровоздушном молоте двойного действия в открытом штампе.
Данное оборудование предназначено для обработки металлических изделий для придания им необходимой формы. Использование данного оборудования происходит как на производствах масштабного характера так и в небольших промышленных производствах так же он может применяться в мастерских разного типа. Основное назначение данного приспособления - это штамповка горячего типа черных и цветных металлов.
Конструктивно паровоздушный молот состоит из таких элементов как сама станина на которой и крепится весь основной рабочий узел машины. Рабочими элементами данного оборудования являются поршневая система рабочий шток бабка на которой крепится направляющий элемент и сам молот.Принцип работы паровоздушного молотаПринцип работы данного оборудования основан на ударах который наносит молот по заготовке закрепленной на нижней части штампа. Важными характеристиками паровоздушного молота являются такие характеристики как сила энергии кинематического типа данного устройства и масса его удара. Именно масса удара является определяющей в рабочих характеристиках паровоздушного молота поскольку именно посредством наносимых ударов происходит штампование и деформация заготовок. Производительность данного оборудования является зависимой от того какое количество ударов в минуту производит рабочая баба а число этих ударов зависит от того какой модели и модификации является рабочий молот подобные параметры могут варьироваться от пятидесяти до ста ударов в минуту.
Основным энергетическим носителем данного оборудования является пар или горячий сжатый воздух именно он приводит рабочие элементы в действие. Пар выдается на молот из специального парового котла если машина работает от сжатого воздуха то он подается от работы компрессорной установки.Масса падающей части такого оборудования может достигать порядка восьми тонн что является очень высоким показателем. Скорость работы достигает восьми метров с секунду а энергия удара может равняться ста двадцати пяти килоджоулям.
Расчет параметров заготовки
Расчет делительного диаметра dd по формуле (1).
где z – число зубьев mt - тангенсальный модуль рассчитываемый по формуле (2).
где mn – нормальный модуль – угол наклона линии зуба
mt = 4 cos 5° = 4015
dd = 4015*54 = 212810 мм
Внешний диаметр da0 определяется по ГОСТ 8570-80
Диаметр d3 рассчитывается по формуле (3)
где df - диаметр впадин рассчитываемый по формуле (4)
df = dd - (125* mn) – 2* dc (4)
Тогда df = 21281-(125*4)-2*2= 20381 мм
d3 = 20381-10=19381 мм
Ширина h2 = 12 мм при b =16 мм
Величина Δh определяется по формуле (5)
Величина Δ определяется по формуле (6)
Δ = 2* tg 15° = 054 мм
Диаметр d5 вычисляется по формуле (7)
d5 = 19381 -2*2 = 18981 мм
Величина Δh1 определяется по формуле (8)
Δh1 = 25-12 2 = 65 мм
Величина Δ1 вычисляется по формуле (9)
Диаметр d4 находится из формулы (10)
d4 = 110+174=11174 мм
Определение массы детали
Для установления хотя бы приблизительной массы детали Мд необходимо знать объем детали Vд.
Определение объема детали
Для того чтобы найти объем детали Vд необходимо разбить ее на отдельные геометрически простые части.
Разобьем рассматриваемую деталь на пять геометрически простых частей и найдем объем каждой части.
Первая фигура представляет собой цилиндр. Найдем ее объем по формуле (11)
V1 = 14* * b*( da02 - d32) (11)
V1 = 14* * 16*( 222712 – 193812) = 1512668 мм3
Вторая фигура представляет собой усеченный конус. Найдем ее объем по формуле (12)
V2 = 13* * Δ*( d32+ d3* d5+ d52) (12)
V2 = 13* * 054*( 193812+ 19381* 18981+ 189812) = 6241685 мм3
Третья фигура представляет собой цилиндр. Найдем ее объем по формуле (13)
V3 = 14* * h2 *(d52 – d42) (13)
V3 = 14* * 12 *(189812 – 111742) = 2218782 мм3
Четвертая фигура представляет собой усеченный конус. Найдем ее объем по формуле (14)
V4 = 13* * Δ1*( d42+ d4* d1+ d12) (14)
V4 = 13* * 174*( 111742+ 11174* 110+ 1102) = 6726052 мм3
Пятая фигура представляет собой цилиндр. Найдем ее объем по формуле (15)
V5 = 14* * В *(d12 – d2) (15)
V5 = 14* * 25 *(1102 – 6352) = 1584099 мм3
Объем детали Vд= V1+ V2+ V3+ V4+ V5=1512668 +6241685 +2218782 +6726052 +1584099 = 6612323 мм3 ==66123 см3
Найдем массу детали по формуле (16)
где ρ=81 гсм3 – плотность стали Р6М5
Мд = 81* 66123 = 5356 г =5356 кг
Конструирование поковки
Определение припусков на обработку поковки и штамповочных уклонов
Определим припуски на механическую обработку поковки табличным методом в соответствии с ГОСТ 7505-89.
Одним из факторов учитываемых при назначении припусков на обработку и допусков на размеры поковок является расчетная масса поковки.
Ориентировочную величину расчетной массы поковки найдем по формуле (17)
где Кр – расчетный коэффициент
Тогда Мпр = 5356 *17 = 91052 кг
Следовательно рассматриваемая поковка относится к интервалу масс от 56 до 10 кг.
Поковки в зависимости от их конструктивных характеристик и материала разделяются на несколько категорий.
По точности изготовления поковка шевера дискового относится к классу Т4.
По материалу (сталь Р6М6 ГОСТ 5950-2000) поковка принадлежит к группе М3 (сталь с массовой долей С > 065% включительно или суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 50%).
По конфигурации поверхности разъема штампа *плоская) поковка относится к категории П.
Степень сложности поковки определяется величиной отношения расчетной массы Мпр поковки к массе Мф геометрической фигуры в которую вписывается поковка. При определении размеров описывающей поковку фигуры увеличиваем в 105 раза линейные размеры детали.
В качестве описывающей фигуры выберем цилиндр с диаметром основания dосн = da0* 105= 22271*105=234 мм и высотой H=25*1.05=2625 мм.
Находим объем описывающей фигуры по формуле (18)
Vф= *r2*H= * (dосн 2)2*H (18)
Vф = *2342*2625=1128888 мм3=11289 см3
Определяем массу описывающей фигуры по формуле (19)
Мф = 81*11289=9144 г= 9144 кг
Величина Мпр Мф = 910529144=099
Таким образом по данному критерию поковка относится к группе С1.
В зависимости от массы марки стали степени сложности и класса точности поковки определяется исходный индекс.
Исходный индекс поковки шевера дискового по ГОСТ 7505-89 -13.
Основные припуски на обработку цилиндрических поверхностей шевера в размер:
) 22271 (Rz40=Ra10) – 23 мм
) 635 (Rz40) – 18 мм
Основные припуски на обработку торцов поковки в размер:
Торец А детали находится на расстоянии 65 мм от ее базовой плоскости. Поэтому припуск на обработку этого торца равен 17 мм.
Торец Б удален от базовой поверхности на 185 мм. Поэтому припуск на на обработку торца Б – 17 мм.
Расстояние между плоскостью С шевера и базовой плоскостью 2 мм. Аналогично припуск на подрезку торца D равен 2 мм.
Дополнительный припуск на обработку поковки зубчатого колеса учитывающий:
Смещение плоскости разъема штампа – 03 мм
Отклонение от плоскостности – 05 мм
Величина штамповочного уклона для поковки штампованной на молоте:
На наружной поверхности - 7°
На внутренней поверхности - 10°
Определение номинальных размеров поковки
Диаметральные размеры поковки:
271+(23+03)*2=22791 мм. Примем da0=228 мм
Диаметр полости под отверстие
5-(18+03)*2=593 мм. Примем 59 мм
Расстояние от базовой плоскости до торца А заготовки
+17+05=87 мм. Примем 9 мм
Расстояние от базовой плоскости до торца Б заготовки
5+17+05=207 мм. Примем 21 мм
Расстояние от базовой поверхности до торцов С и D поковки соответственно
+17+05=42 мм. Примем 45 мм
+17+05=162 мм. Примем 165 мм
Определение наружного диаметра поковки Dп
Dп=Dз+2*05*b*tg7°=22791+2*05*16*tg7°=22987 мм
Толщину обычной (плоской) перемычки образующейся при прошивке полости под отверстие определим по эмпирической формуле (20):
S=045D4-025*h-5+06h (20)
h=125+17+05=147 мм. Примем h=145 мм
тогда S=04559-025*145-5+06145 =547 мм=55 мм
Диаметр пробиваемого отверстия
dв=D4-2*(h-05*S)*tg10°=59-2*( 145-05*55)*tg10°=549 мм
Установим радиусы закруглений наружных и внутренних углов поковки по ГОСТ 7505-89.
Для поковки массой 91052 кг и при глубине полости ручья штампа h=145 мм минимальная величина радиуса закругления-25 мм. Рекомендуется принимать величину этого радиуса на 05 10 мм больше величины нормального припуска на механическую обработку поковки. Поэтому примем Rн=36 мм.
Величина радиуса Rв закругления внутренних углов устанавливается по согласованию между изготовителем и потребителем. Обычно Rв=1 6 мм. Примем Rв=6 мм.
Определение допусков на размеры поковки
Dп=230 мм следовательно
791-12+24 и 59-16+09
Наибольший размер допуск на который учитывает недоштамповку заготовки
Эти же отклонения примем и для размеров 165 и 45
Отклонения размеров связывающих поверхности заготовки которые при износе штампа смещаются в одном направлении
По ГОСТ 7505-89 устанавливаем
допуск радиусов закруглений наружных и внутренних углов поковки
допускаемую величину остаточного облоя определяемую в зависимости от массы поковки конфигурации поверхности разъема штампа и класса точности – 1 мм
допускаемое отклонение от плоскостности – 1 мм
допускаемое отклонение от концентричности пробиваемого в поковке отверстия 55 с наружной цилиндрической поверхностью поковки 228 – 15 мм
допускаемое смещение по плоскости разъема штампа – 08 мм
допускаемая высота заусенца – 5 мм
допускаемые отклонения штамповочных уклонов
на наружной поверхности ±1°45’
на внутренней поверхности ±2°30’
Графический документ на поковку шевера дискового представлен в приложении 1.
Расчет исходной заготовки под штамповку
В качестве исходной заготовки предусматривается использование штучной заготовки из проката обычной точности.
В общем случае объем исходной заготовки:
V3 = K * ( Vп + Vпер +V0 )
где К- коэффициент учитывающий угар металла.
Vпер – объем перемычки
Угар может составлять при пламенном нагреве от 2 до 4 %( К = 12 104) при индукционном нагреве от 07 до 1 % ( К = 1007 101). В данном случае выберем индукционный нагрев. Следовательно объем исходной заготовки:
V3 = 101 * ( Vп + Vпер +V0 )
Определение объема поковки
Объем поковки колеса определяют по эскизу заготовки разбитой как и деталь на элементы простой формы: ступица венец полотно.
С учетов размеров поковки их предельных отклонений (в расчёте берется половина величины верхнего отклонения для охватываемых размеров и половина величины нижнего отклонения для охватывающих размеров) и уклонов.
+(Dз+05 esз)]=05[(230+05*3)+(228+05*24)]=230305 мм
D2’=D5-05EI5=190-05*24=1888 мм
d3’=D1+05es1+2(h-05h2)2*tg7°=110+05*24+2(302-05*12)2*tg7°=1123 мм
d4’=05[D4-05EI4)+dв]=05[59-05*16+55]=566 мм
D5’=D3-05EI3=19385-05*11=1944 мм
d6’=D4+05es4=11174+05*18=11264 мм
h1’=h4+05es4=21+05*14=217 мм
h2’=h2+05es2=12+0514=127 мм
h3’=H+05esH=30+05*14=307 мм
)h4’= Δ+05es Δ=054+05*18=124 мм
) h5’= Δ1+05es Δ1=174+05*14=244 мм
V1 = * (D1 '2-(D2 '2)4* h1'= 3.14*( 2303052- 188824*217 =29646457мм3
V2=13**h*h4’(D5’2+ D5’* D2’+ D2’2)=
= 13**124*(19442+1944*1888+18882)=143018 мм3
V3 = * (D2 '2-(d3 '2)4* h2'= 3.14*( 18882- 112324*127 = 22975543мм3
V4=13**h*h5’(d6’2+ d6’* d3’+ d3’2)=
= 13**244*(112642+112642*1123+11232)=969648 мм3
V5 = * (d3 '2-(d4 '2)4* h3'= 3.14*( 11232- 56624*307= 22683659мм3
Vп = V1+ V2 + V3 + V4 + V5 = 29646457 + 143018 + 22975543 +969648 +
+22683659 = 99303859 мм3
Мп=ρ*Vп=81*99303859=8043 кг
Таким образом расчёт подтвердил что выбор интервала (от 56 до 10 кг) был сделан правильно.
Определение объема и массы перемычки
Vпер=*dв 24*S=*5524*55=13067 мм3
Mпер=ρ* Vпер=81*13067=105842 г = 0106 кг
Определение объема и массы облоя
При штамповке в открытых штампах наиболее широкое распространение нашли облойные канавки с сечением типа 1 представленные на рис. 2.
Рис. 2. Сечение облойной канавки типа 1.
Для определения размеров канавки сначала устанавливают высоту мостика:
h3 = 0.015 * Fn (21)
где Fn = * Dп 24 (22) – площадь проекции поковки на плоскость разъема штампа.
Fn = * 23024 =4154756
h3 = 0.015 * 4154756=306 мм
С целью унификации режущего инструмента применяемого при обработке облойных канавок размеры канавок нормализуют. Поэтому примем высоту мостика h3 = 3 мм. По этой же таблице устанавливаем величины h1 = 5 мм и R = 15 мм.
Для одного и того же значения h3 предусмотрены три группы размеров канавки по ширине. Так как в нашем случае ручей заполняется в основном в последнюю стадию процесса штамповки принимаем первую группу размеров канавки: b = 10 мм b1 = 28 мм Sз = 201мм2.
V0 = K1 * Pn * Sз (23)
где К1=055 – коэффициент заполнения металлом облойной канавки.
Pn - периметр поковки по линии образца облоя
Sз – площадь поперечного сечения облойной канавки.
Для поковки ременного шкива.
Pn = * Dп = 314 * 230 = 7222 мм.
V0 = 055 * 7222 * 201 = 7983921 мм3 = 798 см3
М0 = ρ*V0 = 81 * 798 = 646 г = 06 кг.
Объем исходной заготовки под штамповку:
V3 = 101 * ( Vп + Vпер +V0 )= 101 * ( 99303859+ 13067+7983921 )= 10859448 мм3
Масса исходной заготовки:
М3 = 101 * (Мп+Мпер+ М0) = 101 * (8043+0106+06) = 883649 кг.
Расчет размеров исходной заготовки.
Диаметр исходной заготовки:
Dзаг = 108 * 3V3 m1 (24)
где m1 = LDзаг - коэффициент принимаемый в пределах от 15 ( лучший для штамповки) до 25 ( лучший для резки заготовки).
L – длина исходной заготовки.
При m1 = 23 получим:
Dзаг =108 * 31085944823 = 84 мм
По сортаменту 13 выбирают заготовку ближайшего большего диаметра :
Длина исходной заготовки:
где F3 = * Dзаг 24 (26)– площадь поперечного сечения заготовки.
Преобразуем формулы и получим выражение:
L = 4* V3 * Dзаг 2 = 4*10859448314* 852 = 1915 мм
Допуск на длину нарезаемых заготовок зависит как от размеров заготовки так и от способа резки. Величина его может составлять от 05 до 1 % номинального длины заготовки. При диаметре заготовки 85 мм и длине 192 мм при резке заготовок дисковой пилой примем допустимые отклонения длины заготовки ± 09
Следовательно окончательно имеем: L = 192± 09 мм.
Поковки круглые и квадратные в плане штампуют за один два и реже за три перехода. Заготовки простой конфигурации штампуют за один переход. За два перехода штампуют заготовки в виде венца с полотном если В h2 > 1.3.
Для рассматриваемого случая В h2 = 25 12 = 208. Поэтому штамповку заготовки ременного шкива следует производить за два перехода это будут осадка и окончательная штамповка.
Рис. 3. Переходы при штамповке.
На рисунке 3 изображены:
а) исходная заготовка.
б) заготовка после осадки
в) отштампованная заготовка.
Осадку производят на специально предусмотренной для этой цели площадке штампа.
Осадку заготовки рекомендуется производить до диаметра D0 немного меньшего диаметра заготовки D3 = 22791 мм что обеспечивает центрирование осаженной заготовки и хорошее течение металла одновременно по наружному и внутренним уклонам в окончательном ручье. Примем диаметр заготовки после осадки D0 = 226 мм.
Исходя из условия равенства объема металла исходной заготовки и ее объема после осадки: * Dзаг 24 * L = * D0 24 * h0
Определим высоту заготовки после осадки.
h0 = 4* * Dзаг 2*L 4* * D0 2 = Dзаг 2*LD0 2 = 852*1922262 = 27 мм.
Второй переход – окончательная штамповка – выполняется в чистовом ручье штампа. Правильное положение заготовки обеспечивается стенками чистового ручья.
Обрезку облоя и пробивку отверстия производят на прессе используя для этой цели штамп последовательного или совмещенного действия для обрезки и пробивки.
Определение массы падающих частей молота.
Заниженная масса падающих частей молота приводит к снижению произвольности из-за увеличения числа ударов необходимого для формообразования заготовки. Завышение массы падающих частей связано с уменьшением стойкости штампов увеличением расходов по эксплуатации молота.
Массу падающих частей молота можно установить по номограммам или расчётным путём по соответствующим формулам.
Масса падающих частей молота при штамповке заготовки круглой в плане:
Мм = 10 * (1 – 0005 * Dп) * 11+2Dп 2* (075 * 0001 * Dп2) * Dп * B
где Dп - диаметр поковки см.
B = 6 кгмм2 – предел прочности деформируемого материала при температуре окончания штамповки.
Подставив численные значения получим:
Мм = 10 * (1 – 0005 * 23) * 11+223 2* (075 + 0001 *232) * 23* 6=
В соответствии с расчетом для штамповки заготовки ременного шкива по ОСТ 2КП12-1-8716 выбираем паровоздушный молот с массой падающих частей 2 тонны.
Разработка маршрутно – операционной карты механической обработки
Технологичность детали
Ориентируясь на точность и соосность с которой должны быть сформированы отдельные поверхности детали можно утверждать что представленная деталь является деталью средней сложности. Наличие открытых цилиндрических поверхностей позволяет использовать при ее изготовлении достаточно простые токарные переходы типа: подрезания торца точения цилиндрических поверхностей сверления и растачивания отверстий ит.п. Данные переходы возможно производить на токарном оборудовании средней точности и использовать операторов средне квалификации.
Наиболее сложными вопросами при изготовлении шевера дискового являются:
–достижение точности и шероховатости отверстия 635H5
–формирование шпоночного паза 16D10() и достижение шероховатости поверхностей шпоночного паза Ra 32;
–обязательное проведение термической обработки улучшение для повышения поверхностной твердости HВ 280 300;
– сложность нарезания зубьев шевера.
Получение остальных параметров детали указанных на чертеже не представляет значительной сложности.
Точность и шероховатость посадочного отверстия 635H5 Ra04может быть получена при внутреннем шлифовании отверстия после улучшения.
Точность шпоночного паза может быть получена при долблении или протягивании калиброванным инструментом с технологическим контролем положения паза. Шероховатость шпоночного паза может быть получена после протягивания или его калибрования после долбления.
Шеверы должны изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 10222-81.
Составление маршрутной технологии
Представленная на рис. 1 деталь изготовлена из стали Р6М5 ГОСТ5950-2000 и подвергнута улучшению до получения твердости HВ 280 300 единицы по шкале Бриннеля. Все поверхности (размеры) имеющие точность выше 9 квалитета и шероховатость менее Rа 63 должны после закалки подвергаться отделочной обработке – шлифованию. Так шлифованию после закалки должна быть подвергнута поверхность 635 Н5 а также внешний диаметр шевера 22271. Поверхность 635 Н5 до улучшения должна быть обработана до достижения размера и точности 63H14 с оставлением припуска под шлифование 0.25 мм на сторону и шероховатостью не ниже Ra 04.
Все остальные параметры точности и шероховатости поверхностей детали могут быть получены слесарной или механической обработкой на металлорежущих станках с учетом того что за один проход точность обработки может быть повышена на 4 5 квалитетов а шероховатость на 3 класса.
В качестве заготовки для изготовления шевера принята сталь круглая 230 с показателями качества по ГОСТ14955-77. Для обеспечения обработки заготовки на металлорежущих станках необходимо от круга отрезать часть металла с размером обеспечивающим припуск под последующую обработку. Учитывая то что окончательный размер детали в осевом направлении составляет 25 мм с учетом припуска вполне достаточно чтобы заготовка имела размер 30 мм. Таким образом первой операцией процесса изготовления будет:
2. Вырубить перемычку
При токарной обработке дисковых заготовок на первом переходе рекомендуется производить подрезание торца. Учитывая заданную шероховатость поверхности Ra 26 и принятый припуск на сторону
процесс подрезания торца следует производить в два прохода:
1. Установить заготовку
2.Подрезать торец начерно.
3.Подрезать торец начисто.
4.Расточить отверстие.
5.Точить фаску на отверстии.
10. Раскрепить заготовку
Обработку заготовки с другой стороны следует производить после ее переустановки на станке причем последовательность переходов близка к начальной:
13.точить 226 начерно
14.точить 226 начисто
Далее производится обработка заготовки с другой стороны для этого необходимо переустановить ее на станке
15. Раскрепить установить и закрепить заготовку
20. Точить 224 начерно
21. Точить 224 начисто
23. Раскрепить установить и закрепить заготовку
26. Раскрепить и снять заготовку
Разметить центры отверстий
Сверлить 54 отверстия на проход
Следующей операцией технологического процесса является обработка шпоночного паза. Обработка шпоночного паза может производиться операциями: протягивание строгание или долбление
Протянуть шпоночный паз
Фрезеровать косые зубья в 2 прохода
1. Установить и закрепить заготовку
2. Долбить канавки c левой стороны
3. Раскрепить заготовку установить на другую сторону и закрепить
4. Долбить канавки c правой стороны
5. Раскрепить и снять заготовку
После проведения основных формирующих операций на металлорежущем оборудовании проводится термическая обработка. Она включает – улучшение при нагреве детали до температуры t = 900С после чего необходимо калить заготовку на воду до HRC 63 65 затем нагреть деталь до t = 550°С и охладить на воздухе после чего снова нагреть деталь до t = 550°С и охладить на воздухе
Для шлифования отверстия используется станок для шлифования зубьев шевера внутришлифовальный 3К228А
Для шлифования наружной поверхности шевера используется станок для шлифования зубьев шевера круглошлифовальный 3Б12
2. Шлифовать левую сторону
4. Шлифовать правую сторону
1. Контролировать деталь согласно чертежа
Указанные рекомендации явились основой для разработки технологического процесса изготовления детали КР.04.01.000 «Шевер дисковый».
Выбор металлорежущего оборудования.
Согласно принятых размеров заготовки 23030 мм ее обработку наиболее рационально производить на станках 1 или 2-ого габаритов. Оборудование должно соответствовать выполняемым операциям (таб.2).
Таблица 2. Выбор металлорежущего оборудования
Штамп обрубной специальный
Токарно-винторезный станок
Вертикально-сверлильный станок
Протяжной горизонтальный полуавтомат
Зубофрезерный полуавтомат
Станок для долбления канавок шевера
Станок для шлифования зубьев шевера внутришлифовальный
Станок для шлифования зубьев шевера круглошлифовальный
Станок зубошлифо-вальный
Основной целью проектирования технологического процесса является снижение себестоимости изделия и повышение производительности труда. Решение этой задачи должно производиться в соответствии с заданным типом производства.
В ходе данной курсовой работы была спроектирована заготовка для последующего изготовления из неё детали «шевер дисковый типа 2» а также разработана маршрутно – операционная карта механической обработки. Технологический процесс для данной детали (шевера) составлен наиболее рационально произведен выбор оптимальных конструктивных параметров инструмента.
Таким образом спроектированная заготовка рассмотренные маршрутная технология изготовления шевера и операционная технология нарезания его косых зубьев позволят изготовить инструмент с необходимыми показателями точности и качества.
Приложение 1. Графический документ на поковку шевера дискового
ГОСТ 7505 - 89 Поковки стальные штамповочные.
ГОСТ 3.1126 – 88 (СТ СЭВ 4070 – 83). Единая система технологической документации. Правила выполнения графических документов на поковки. – М.: Изд-во стандартов 1989.
ГОСТ14955-77. Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия
ГОСТ 8570-80. Шеверы дисковые. Технические условия.
ГОСТ 5950-2000. Прутки полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия.
Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка: Учебное пособие. -2е изд. перераб. и доп.- М.: Машиностроение 1975. – 408с.
Шейнин Г.М. Техническая документация в курсовых и дипломных проектах по технологии машиностроения: Учеб. пособие. – Тула: ТулПИ 1992 – 105с.

Чертеж отливки.cdw

1. Материал - сталь Сталь 20 ГОСТ 1050-88
Гр 2 - 156 229HB ГОСТ 8479-70
Группа стали М1 по ГОСТ 7505 89
Степень сложности - С1
*Размеры для справок
Неуказанные радиусы закруглений не более - R3 мм
Высота заусенца не более 3 мм.
Смещение по плоскости разъема штампа не более 0.7 мм
Допускаются поверхностные дефекты глубиной раковины
не более 0.5 величины фактического припуска на обработку
на необрабатываемых поверхностях - не более 15 мм.
Маркировать: шифр курсового
Остальные технические требования по ГОСТ 84-79-70
ГОСТ 3.1105-84 Форма 3

Деталь.m3d

Чертеж.cdw

ргр.docx

1. Анализ конструкции детали и выбор способа получения поковки.
Деталь (рис 1.) подлежащая изготовлению представляет собой фланец.
Материал детали – Сталь 20 ГОСТ 1050-88.
Производство серийное.
В качестве заготовки используем поковку штампуемую на кривошипном горячештамповочном прессе - выдавливание.
Нагрев заготовок индукционный.
На рис.1 даны лишь те размеры и некоторые параметры детали которые будут необходимы при конструировании поковки и разработке графического документа (чертежа) на нее.
Рисунок 1. Деталь «Фланец»
Определение массы детали.
Для установления хотя бы приблизительной массы детали MД необходимо знать ее объем VД. Для этого деталь нужно разбить на отдельные геометрические простые части (рис. 2). Для рассматриваемого фланца такими элементарными частями будут кольцо 1 и полый цилиндр 2 и цилиндр 3.
Рисунок 2. Расчетный эскиз детали «Фланец»
1 Кольцо 1. Внутренний диаметр кольца 1 D2=32 мм наружный диаметр D1=50 мм высота кольца h1=3 мм Тогда объем кольца 1
V1=(D1 2-D2 2)4 h1=(502-322)4 3=3 478 мм3
2 Полый цилиндр 2. Внутренний диаметр цилиндра 2 D3=16 мм наружный диаметр D2=32 мм высота цилиндра h=7 мм . Тогда объем цилиндра 2
V2=(D2 2-D3 2)4 h=(322-162)4 7=4 222 мм3
3 Цилиндр 3. Наружный диаметр D4=4 мм высота цилиндра h2=3 мм
Тогда объем цилиндра 3
V3=4D4 24 h1=424 3=151мм3
Vд=V1+V2-V3=3478 +4 222-151=7 549 мм3=755 см3
где ρ=7826кгм3=7826гсм3 плотность материала Сталь 20 ГОСТ 1050-88.
тогда Мд=7826755=59 г=0059 кг.
Конструирование поковки.
Используем методику определения общих припусков номинальных размеров поковки и допусков на них табличным методом в соответствии с ГОСТ 7505-89. Один из основных факторов учитываемых при назначении припусков на обработку и допусков на размеры поковок является расчетная масса поковки (Мпр).
где Кр=16 - расчетный коэффициент 1 см. приложение 3
тогда Мпр=МдКр=0059 16=0094 кг
Следовательно рассматриваемая поковка относится к интервалу масс до 05 кг 1 табл.2.
Поковки в зависимости от их конструктивных характеристик и материала разделяются на несколько категорий1 табл.1.
По точности изготовления поковка фланца получаемого на прессе относится к классу Т4 1 табл.19.
По материалу (сталь 20 с содержанием углерода ≤ 0. 24%) поковка принадлежит к группе М1.
По конфигурации поверхности разъема штампа(плоская) поковка относится к категории “П”
Степень сложности поковки определяется величиной отношения массы Мпр (объема поковки) к массе МФ(объему) геометрической фигуры в которую вписывается поковка. При определении размеров описывающей поковку фигуры допускается допускается увеличивать в 105 раза линейные размеры детали определяющие положение ее обработанных поверхностей 1
В качестве описывающей фигуры – цилиндр с диаметром основания Dф =50105=52 мм; высота hф =7105=735 мм
Мф=ρVф=ρDф 24hф=782(522)473510-6 =012 кг
тогда величина МпрМф=0094012=078 относится группе С1 1 приложение 2.
Отсюда исходный индекс корпуса – 7.
2 Припуски на механическую обработку.
Установим допуски для размеров:
а) Основные припуски на обработку цилиндрических поверхностей фланеца
б) Основные припуски на обработку торцов поковки в размер:
в) Дополнительные припуски учитывающие отклонение от плоскостности 0.3 мм 4 табл 4
г) Смещение от поверхности разъема штампа – 03 мм 4 табл 4
д) Штамповочный уклон 4 табл 8
на наружной поверхности не более 5 град – примем 3 град.
на внутренней поверхности не более 7 град – примем 5 град.
3 Определение номинальных размеров поковки.
Определение номинальных размеров поковки производится по размерам готовой детали (рис. 1) Округляем линейные размеры поковки с точностью до 0.5 мм.
Диаметральные размеры поковки:
а) Номинальный диаметр детали D1
в) Минимальный диаметр детали D4
D4=D3-205h2+h1tg5°=12-20.5(6+5)0.087=11 мм
Линейные размеры поковки:
Рис. 3 Расчетный эскиз поковки.
Толщина обычной плоской перемычки образующейся при прошивке в полости под отверстие определяется по эмпирической формуле 1 с. 154
S=045D3-0.25h-5+0.6h)
где D3=12 мм h=11 мм тогда
S=04512-0.2511-5+0.611)=29 мм
4 Определение допусков на размеры поковки.
Допуск размера не указанный на чертеже поковки увеличивается в 15 раза по сравнению с допуском на этот размер.
Расчет исходной заготовки под штамповку.
В качестве исходной заготовки предусматривается использование штучной заготовки из проката обычной точности 13.
В общем случае исходной заготовки 3. с.341
где К- коэффициент учитывающий угар металла;
VПЕР - Объем перемычки;
При индукционном нагреве K=1 01
1 Определение объема поковки.
1 Кольцо 1. Внутренний диаметр кольца 1 D2=36 мм наружный диаметр D1=54 мм высота кольца h1=5 мм Тогда объем кольца 1
V1=(D1 2-D2 2)4 h1=(542-362)4 5=6 362 мм3
2 Полый цилиндр 2. Внутренний диаметр цилиндра 2 D3=12 мм наружный диаметр D2=36 мм высота цилиндра h=11 мм . Тогда объем цилиндра 2
V2=(D2 2-D3 2)4 h=(362-122)4 11=9 953 мм3
Vд=V1+V2=6 362+9 953=16 315 мм3=1632 см3
тогда Мд=78261632=127 г=013 кг.
Таким образом расчет подтвердил что выбор интервала масс до 05 кг был сделан правильно.
2 Определение объема и массы перемычки.
Объем перемычки Vпер также определяется по эскизу поковки (рис 3).
Vпер=D1 2429=16 2429=582 мм3
тогда масса перемычки
mпер=782058=455 г=0004кг
3 Определение объема и массы облоя.
При штамповке в открытых штампах наиболее широкое распростране-ние нашли облойные канавки с сечением типа 11 с.160 представлен-ным на рис. 9.
Рис. 9. Сечение облойной канавки типа 1.
Для определения размеров канавки сначала устанавливают высоту мостика 1 с.160 h3=0.015Fп где Fп=D П24 - площадь проекции поковки на плоскость разъема штампа.
Для поковки шкива h3=0.01354=0702 тогда
V0=K1PПS3=0.551696201=18 753 мм3=187 см3
где K1=055 - коэффициент заполнения облойной канавки.
S3=201 мм2 – площадь поперечного сечения облойной канавки
PП=D6=54=1696 - периметр поковки по линии образца облоя.
Масса облоя М0=ρV0=7826187 =1467г=0147 кг
Объем исходной заготовки под штамповку
V3=1.0116 315+582+18 753=18 9375 см3
Масса исходной заготовки
М3=1.01 013 +0004+0147 =028 кг
4 Расчет размеров исходной заготовки.
Диаметр исходной заготовки:
где m1=LDзаг - коэффициент принимаемый в пределах от 15 ( лучший для штамповки) до 25 ( лучший для резки заготовки).
L – длина исходной заготовки.
Dзаг=108318 93723=202 мм
По сортаменту 13 выбирают заготовку ближайшего большего диаметра :
Длина исходной заготовки:
где F3=D заг24 – площадь поперечного сечения заготовки.
Преобразуем формулы и получим выражение:
L=4 V3 Dзаг 2=4 18 937 252=386 мм
Допуск на длину нарезаемых заготовок зависит как от размеров заготовки так и от способа резки. Величина его может составлять от 05 до 1 % номинального длины заготовки. При диаметре заготовки 85 мм и длине 190 мм при резке заготовок дисковой пилой примем допустимые отклонения длины заготовки ± 09
Следовательно окончательно имеем: L = 40± 09 мм.
Определение массы падающих частей молота.
Масса падающих частей молота при штамповке заготовки.
ММ=1010-0.005Dп11+2Dп(075+0.001Dп2)Dпв
где Dп=54 см – диаметр заготовки.
в=6 кгмм2 - предел прочности деформируемого материала при температуре окончания штамповки 1 с.56.
ММ=1010-0.0055411+2542075+0.001542546=543кг=054 тонны.