РефератыПромышленность, производствоТеТехнология конструкционных материалов

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
АС3
(АС
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

=1590 МПа
588 5×106

=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 кот

орых 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.



=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:



=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



=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.



=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:



=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



= 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.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Технология конструкционных материалов

Слов:2862
Символов:28301
Размер:55.28 Кб.