Содержание
Введение
1. Способ изготовления заготовки
2. Исходные данные по детали
3. Данные для расчета припусков и допусков
4. Расчет припусков и кузнечных напусков
5. Расчет размеров поковки и их допускаемые отклонения
6. Техническая характеристика станков
7. Расчет режимов резания и норм времени
Заключение
Список использованных источников
Введение
Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т.д. Фланец в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей.
Фланцы применяются для соединения изделий арматуры с трубопроводами, соединения отдельных участков трубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различному оборудованию. Фланцевые соединения обеспечивают герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки.
Форма уплотнительной поверхности фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля и материала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками из картона, резины и паронита применяются при давлениях до 4 Мн/м2
(40 кгс/см2
), поверхности с выступом на одном Фланце и впадиной на другом с асбо-металлическими и паронитовыми прокладками – при давлениях до 20 Мн/м2
(200 кгс/см2
), Фланец с конической уплотнительной поверхностью – при давлениях выше 6,4 Мн/м2
(64 кгс/см2
).
Целью курсовой работы является: выбор, изготовления типовой детали – фланца, изучение химического состава стали 30ХГС, определение массы детали, определение припусков и кузнечных напусков, разработка технологического маршрута.
1. Способ изготовления заготовки
Так как производство крупносерийное выберем способ изготовления заготовки – горячую объемную штамповку. Штамповочное оборудование – КГШП (кривошипный горячештамповочный пресс).
2. Исходные данные по детали
Материал – сталь 30ХГС; химический состав (по массе) кремний (Si) 0,9÷1,2%, углерод (С) 0,28÷0,35%, марганец (Mn) 0,8÷1,1%, никель (Ni) до 0,3%, сера (S) до 0,035%, фосфор (P) до 0,035%, хром (Cr) 0,8÷1,1%, медь (Cu) до 0,3%; суммарная средняя массовая доля легирующих элементов (Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, V) 1,05+0,95+0,95+0,15 = 3,1%;
— масса детали Мд
= 0,003976×7850 = 31,2кг.
3. Исходные данные для расчета припусков и допусков
—расчетная масса поковки, определяемая по выражению:
Мп. р.
= Мд
×Кр
,
где Мп. р.
– расчетная масса поковки; Мд
– масса детали; Кр
– расчетный коэффициент. Кр
= 2; Мп. р.
= 31,2×2 = 62,4кг.
– класс точности Т2;
– группа стали М2 (сталь со средней массовой долей углерода свыше 0,35 до 0,65% включительно или суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,0 до 5,0% включительно).
– степень сложности С4. Размеры описывающие поковку геометрической фигуры диаметр 300×1,05 = 315 мм, диаметр 180×1,05 = 189 мм, длина 50×1,05 мм (1,05 – коэффициент увеличения габаритных линейных размеров детали, определяющих положение ее обрабатываемых поверхностей). Масса описывающей фигуры (расчетная), (31,52
×3,14×5,25+3,14×5,25×18,92
)×7,8 = 157кг. Отношение массы поковки к массе описывающей ее фигуры 62,4/157 = 0,4;
– конфигурация поверхности разъема штампа П – плоская;
–исходный индекс 16.
4.
Припуски и кузнечные напуски
–основные припуски на размеры (на сторону):
диаметр 300 и чистота поверхности 2,5 – припуск 3,2 мм;
диаметр 245 и чистота поверхности 3,2 – припуск 3,0 мм;
диаметр 215 и чистота поверхности 3,2 – припуск 3,0 мм;
диаметр 100 и чистота поверхности 2,5 – припуск 2,7 мм;
диаметр 180 и чистота поверхности 6,3 – припуск 3,0 мм;
толщина 50 и чистота поверхности 6,3 – припуск 2,7 мм;
толщина 50 и чистота поверхности 6,3 – припуск 2,7 мм;
глубина впадины 30 и чистота поверхности 3,2 – припуск 1,9 мм.
– дополнительные припуски, учитывающие:
смещение поковки по поверхности разъема штампа 0,3 мм;
отклонение от плоскости 0,3 мм;
– штамповочный уклон для наружной поверхности – не более 70
, принимается 30
; для внутренней – не более 70
, принимается 70
.
5.
Размеры поковки и их допускаемые отклонения
– размеры поковки:
диаметр 300+(3,2+0,3)×2 = 307 мм принимаем 307 мм;
диаметр 245+(3,0+0,3)×2 = 251,6 мм принимаем 252 мм;
диаметр 215+(3,0+0,3)×2 = 221,6 мм принимаем 222 мм;
диаметр 100–(2,7+0,3)×2 = 94 мм принимаем 94 мм;
диаметр 180+(3,0+0,3)×2 = 186,6 мм принимаем 187 мм;
толщина 50+(2,7+0,3)×2 = 53,3 мм принимаем 53 мм;
глубина 30×0,8 = 24 мм.
– допускаемые отклонения размеров:
диаметр 307 мм; диаметр 252 мм; диаметр 222 мм;
диаметр 187 мм; глубина 24 мм; толщина 53 мм; диаметр 94 мм;
– допускаемое отклонение от плоскости 0,6 мм;
– допускаемое отклонение от соосности выемки 24×0,01 = 0,24 мм (допускаемое отклонение от соосности не пробитых отверстий в поковках не более 1% глубины отверстия);
– допускаемая величина остаточного облоя 1,2 мм;
– допускаемая величина на смещение по поверхности разъема штампа 1,0 мм.
В соответствии с точностью размера мм и шероховатостью поверхности Ra = 2,5 мкм выбираем следующий технологический маршрут:
1). Обтачивание черновое, при этом достигается 12 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 80мкм;
2). Обтачивание чистовое, при этом достигается 10 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 40 мкм;
3). Шлифование чистовое, при этом достигается 7 квалитет точности, шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм.
Для обработки указанной поверхности в качестве чистовой технологической базы выберем наружную поверхность мм. Приспособление для базирования заготовки – 3-х кулачковый самоцентрирующий патрон.
Для выполнения токарных операций будем использовать токарно-винторезный станок 16К20, для выполнения шлифовальной – круглошлифовальный станок 3М150.
Выберем следующие инструменты:
резец проходной упорный отогнутый Т15К6;
шлифовальный круг 24А 32Н С2 6 К5 А2 ПП 100 м/с;
штангенциркуль ШЦЦ-II-250-0,01.
Расчет припусков.
Общий припуск на обработку поверхности:
номинальный 2Zном
= Dзаг
– Dдет
= 307 – 300 = 7мм;
максимальный 2Zmax
= D – D = 310,3 – 299,895 = 10,405мм;
минимальный 2Zmin
= D – D = 305,3 – 300 = 5,3мм.
В соответствии с выбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск на межоперационные:
припуск на диаметр на чистовое точение при креплении заготовки в патроне равен 2Zном
= 0,30мм; на шлифование 2Zном
= 0,15мм.
Припуск на черновое точение определим по выражению:
2Zчерн
= 2Zобщ
– (2Z + 2Z ) = 7 – (0,4+0,55) = 6,05мм.
Максимальные и минимальные операционные припуски определим следующим образом:
2Zi max
= D – D ,
где D – наибольший предельный размер до обработки; D – наименьший предельный размер после обработки на данной операции.
2Z = 310,300 – 300,43 = 9,87мм;
2Z = 300,95 – 300,340 = 0,61мм;
2Z = 300,55 – 299,895 = 0,655мм;
2Zi min
= D – D ,
где D – наименьший предельный размер до обработки; D – наибольший предельный размер после обработки данной операции.
2Z = 305,300 – 300,95 = 4,35мм;
2Z = 300,430 – 300,350 = 0,08мм;
2Z = 300,340 – 300,000 = 0,34мм;
Результаты всех вычислений запишем в табл. 1
Таблица 1
| № | Операция | Получаемый размер | Dmax
, мм |
Dmin
мм |
2Z, мм |
2Zmax
мм |
2Zmin
мм |
| 0 | Штамповка | 307 | 310,300 | 305,300 | — | — | — |
| 1 | Токарная, черновая | 300,95h12 (-0,520) |
300,950 | 300,430 | 6,05 | 9,87 | 4,35 |
| 2 | Токарная, чистовая | 300,55h10 (-0,210) |
300,550 | 300,340 | 0,40 | 0,61 | 0,08 |
| 3 | Шлифование | 300h7 | 300,000 | 299,895 | 0,55 | 0,655 | 0,34 |
В соответствии с точностью размера 100H7 и шероховатостью поверхности Ra = 2,5 мкм выбираем следующий технологический маршрут:
1). Сверление и рассверливание при этом достигается 11квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 80 мкм;
2). Зенкерование чистовое, при этом достигается 9 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 40 мкм;
3). Развертывание точное, при этом достигается 7 квалитет точности, шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм;
Для выполнения токарных операций будем использовать станок вертикально-сверлильный 2Н135.
Выберем следующие инструменты:
зенкер насадной со вставочными ножами из быстрорежущей стали.
штангенциркуль ШЦЦ-II-250-0,01.
Расчет припусков.
Общий припуск на обработку поверхности:
номинальный 2Zном
= Dотв
– D = 100 – 94 = 6мм;
максимальный 2Zmax
= D – Dmin
= 100,035 – 92,8 = 7,235 мм;
минимальный 2Zmin
= D – Dmax
= 100 – 96,4 = 3,6 мм.
В соответствии с выбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск на межоперационные:
Припуск на сверление определим по выражению:
2Zсвер
= 2Zобщ
– (2Z + 2Z ) = 6 – (0,32+0,1) = 5,58мм.
Максимальные и минимальные операционные припуски определим следующим образом:
2Z = D – D ,
где D – наибольший предельный размер после обработки; D – наименьший предельный размер до обработки.
2Z = 99,8 – 92,8 = 7мм;
2Z = 99,987 – 99,58 = 0,407мм;
2Z = 100,035 – 99,9 = 0,135мм.
2Z = D –D ,
где D – наименьший предельный размер после обработки; D – наибольший предельный размер до обработки.
2Z = 99,58 – 96,4 = 3,18мм;
2Z = 99,9 – 99,8 = 0,1мм;
2Z = 100 – 99,987 = 0,013мм.
Таблица 2
| № | Операция | Получаемый размер | Dmax
мм |
Dmin
мм |
2Z, мм |
2Zmax
мм |
2Zmin
мм |
| 0 | Штамповка | 94 | 96,4 | 92,8 | — | — | — |
| 1 | Сверление | 99,58H11 (+0,220) |
99,8 | 99,58 | 5,58 | 7 | 3,18 |
| 2 | Зенкерование | 99,9H9 (+0,087) |
99,987 | 99,9 | 0,32 | 0,407 | 0,1 |
| 3 | Развертывание | 100H7 (+0,035) |
100,035 | 100 | 0,10 | 0,135 | 0,013 |
| Наименование | Значение |
| Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм: | 1000 |
| Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм: | 215 |
| Пределы оборотов, об/мин | 12,5–1600 |
| Пределы подач, мм/об | |
| Продольных | 0,05–2,8 |
| Поперечных | 0,002–0,11 |
| Мощность электродвигателя главного привода, кВт | 11 |
| Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм | 400 |
| Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм | 220 |
| Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм | 50 |
| Габаритный размеры станка, мм | |
| Длина | 2795 |
| Ширина | 1190 |
| Высота | 1500 |
| Масса станка, кг | 3005 |
6.
Техническая характеристика станков
Таблица 3. Станок токарно – винторезный 16К20
Таблица 4. Станок вертикально – сверлильный 2Н135:
| Наименование | Значение |
| Размеры конуса шпинделя | Морзе 4 |
| Расстояние оси шпинделя до направляющих колонны, мм | 300 |
Расстояние от торца шпинделя, мм: до стола до плиты |
30–750 700–1120 |
| Наибольшие (установочное) перемещение сверлильной головки, мм | 170 |
| Перемещение шпинделя за один оборот штурвала, мм | 122,46 |
| Рабочая поверхность стола, мм | 450–500 |
| Наибольший ход стола, мм | 300 |
| Количество скоростей шпинделя | 12 |
| Количество подач | 9 |
| Пределы подач, мм/об | 0,1–1,6 |
| Мощность электродвигателя главного движения, кВт | 4,0 |
| Габарит станка: длина, ширина, высота, мм | 1030–835–2535 |
| Масса станка, кг | 1200 |
Таблица 5. Круглошлифовальный станок 3М150:
| Наименование | Значение |
| масса | 2600 |
| Габарит станка: длина, ширина, высота, мм | 2000–1370–1520 |
| Мощность электродвигателя главного движения, кВт | 4,0 |
| макс. скорость шпинделя | 2350 |
| Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм | 360 |
| Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм | 100 |
7. Расчет режимов резания и норм времени
Расчет режимов резания и норм времени выполним для чернового точения: диаметр заготовки D = 300мм, глубина резания t = 1,7 мм, длина L =50мм, материал заготовки – сталь углеродистая конструкционная 30ХГС.
Для выполнения данной операции выберем проходной упорный резец со следующими параметрами: главный угол резца в плане φ = 900
; вспомогательный угол резца в плане φ1
= 100
; главный передний угол γ = 100
; угол наклона главной режущей кромки λ =00
; сечение державки резца h = 25мм; b = 16мм; угол при вершине резца r = 1,0мм.
Зададим стойкость резца Т = 60 мин. Выберем подачу S = 0,8 мм/об
Рассчитаем скорость резания, определив все необходимые коэффициенты:
Cv
=340; Xv
= 0,15; Yv
= 0,45; Mv
= 0,20; Kμν
= 1; Kuv
= 1; Knv
= 0,8; Kφν
= 0,7; Kφ
1
v
= 1; Krv
= 0,94; Kqv
= 1; Kov
= 1.
Коэффициент Kv
равен:
Kv
=Kμv
×Kuv
×Knv
×Kφv
×Kφ
1
v
×Krv
×Kqv
×Kov
= 1·1·0,8·0,7·1·0,94·1·1= 0,53.
Скорость резания равна:
v=Cv
·Kv
/Tm
v ·tx
v ·Sy
v = 340·0,53/600,20
·1,70,15
·0,80,45
= 359,6 м/мин.
Частота вращения шпинделя:
n =1000v/πD = 1000·359,6/3,14·300 = 381,7 мин–1
.
Уточнив по паспортным данным станка 16К20 ближайшее меньшее значение, примем n = 350 мин–1
.
Тогда действительная скорость резания равна:
v= = = 329,7 м/мин.
Рассчитаем составляющую силы резания Pz
.
Cpz
= 300; Xpz
= 1,0; Ypz
= 0,75; npz
= –0,15; Kμpz
=1; Kγpz
= 1; Kλpz
= 1; Kφ
1
v
= 1; Krpz
= 1;
Kφpz
= 0,89;
Коэффициент
Kpz
= Kμpz
× Kφpz
× Kγpz
× Kλpz
× Krpz
= 1×0,89×1×1×1 = 0,89.
Составляющая силы резания:
Pz
= 10× Cpz
×tXpz
×SYpz
×vn
pz × Kpz
= 10×300×1,7×0,80,75
×329,7–0,15
×0,89 = 1610H.
Мощность Nрез
потребляемую на резание, определим следующим образом:
Nрез
= = = 8,7 кВт.
Мощность электродвигателя главного привода станка 16К20 Nдв
= 11кВт. Мощность на шпинделе станка с учетом КПД станка равна: Nшп
= Nдв
×ηст
= 11×0,85 = 9,35 кВт. Условие Nрез
≤ Nшп
выполняется, следовательно, станок выбран верно.
Норма штучного времени состоит из следующих составляющих:
Тшт
= То
+Тв
+Тобс
+Тотд
,
где То
– норма основного времени; Тв
– норма вспомогательного времени; Тобс
– время обслуживания рабочего места; Тотд
– время на отдых и личные потребности.
Норма основного времени: l1
+l2
То
= (L+l1
+l2
)×i/S×n,
где l1
+l2
– величина врезания и перебега инструмента; i – число проходов инструмента, необходимое для снятия припуска.
Величина врезания и перебега инструмента равна 3,5 мм, для удаления припуска необходим один проход инструмента, следовательно:
То
= = 0,25 мин.
Норма вспомогательного времени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст
, времени, связанного с переходом (включение и выключение подачи, подвод и отвод инструмента и т.п.) tпер
, и времени на контрольные измерения tизм
.
В случае установки заготовки в патроне, измерении размеров получим:
Тв
= tуст
+ tпер
+ tизм
= 0,11+0,14+0,08 = 0,33 мин.
Основное и вспомогательное время в сумме дают оперативное время:
Топ
= То
+ Тв
= 0,25+0,33 = 0,58 мин.
Норма штучного времени определиться следующим образом:
Тшт
= ( Тв
+ То
)×(1+(аобс
+аотд
)/100) = 0,58×(1+0,08) = 1,66 мин.
Диаметр отверстия, которое необходимо получить 100H7. Материал заготовки – сталь углеродистая конструкционная качественная 30ХГС. Глубина резания t = 1,5 мм, длина отверстия 100мм.
Для выполнения этой операции выберем зенкер насадной со вставными ножами из быстрорежущей стали. Диаметр зенкера 100мм и длина рабочей части L= 65мм.
Задаемся стойкостью зенкера Т = 80 мин. Подача S = 1,1 мм/об.
Определим скорость резания по формуле:
v = Cv
·Dq
·Kv
/Tm
·Sy
·tx
(1),
где Cv
= 18; q= 0,6; x = 0,2; y = 0,3; m = 0,25.
Определим коэффициент Kv
по соотношению:
Kv
= Kmv
·Kuv
·Klv
где Klv
= 0,8; Kmv
= 1,07; Kuv
= 1,0; Kv
= 0,8·1,07·1 = 0,856.
Из уравнения (1) находим скорость резания:
v = 18·1000,6
·0,856/800,25
·1,10,3
·1,50,2
=18·15,8·0,856/2,99·1,029·1,08 = 73 м/мин.
Частота вращения шпинделя:
n = = = 232 об/мин.
Уточненное значение частоты вращения щпинделя по паспортным данным станка 200 об/мин.
Уточненная скорость резания:
v = = = 62,8 м/мин.
Определим крутящий момент Mкр
по формуле:
Mкр
= 10CM
·Dq
·tx
·Sy
·Kp
,
где CM
= 0,09; q = 1,0; x = 0,9; y = 0,8.
Mкр
= 10·0,09·1001
·1,50,9
·1,10,8
·0,75=0,9·100·1,079·1,44·0,75 = 104 Н·м.
Осевая сила определяется по формуле:
P0
= 10CM
· tx
·Sy
·Kp
,
где Cp
= 67; x = 1,2; y = 0,65.
P0
= 10CM
· tx
·Sy
·Kp
= 10·67·1,51,2
·1,10,65
·0,75 = 868,3 H.
Мощность резания определяют по формуле:
Ne
= Mкр
·n/9750 = 104·200/9750 = 2,1 кВт.
Расчет норм времени:
Норма штучного времени состоит из следующих состовляющих:
Тшт
= То
+Тв
+Тобс
+Тотд
,
где То
– норма основного времени; Тв
– норма вспомогательного времени; Тобс
– время обслуживания рабочего места; Тотд
– время на отдых и личные потребности.
Норма основного времени:l1
+l2
То
= (L+l1
+l2
)×i/S×n,
где l1
+l2
– величина врезания и перебега инструмента; i – число проходов инструмента, необходимое для снятия припуска.
Величина врезания и перебега инструмента равна 3,5 мм, для удаления припуска необходим один проход инструмента, следовательно:
То
= = 1,6 мин.
Норма вспомогательного времени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст
, времени, связанного с переходом (включение и выключение подачи, подвод и отвод инструмента и т.п.) tпер
, и времени на контрольные измерения tизм
.
В случае установки заготовки в патроне, измерении размеров получим:
Тв
= tуст
+ tпер
+ tизм
= 0,11+0,14+0,08 = 0,33 мин.
Таким образом, оперативное время составляет:
Топ
= То
+ Тв
= 0,33+1,6 = 1,99 мин.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы был выбран способ изготовления типовой детали – фланца, изучен химический состав стали 30ХГС, были определены масса детали и расчетная масса поковки, определены класс точности (Т2), группа стали (М2) и степень сложности (С4). Назначены припуски и кузнечные напуски, установлены размеры поковки и их допускаемые значения. Разработан технологический маршрут для внутренней и внешней поверхностей детали, выбраны соответствующие станки и инструменты, рассчитаны режимы резания и норм времени.
В состав курсовой работы входят следующие чертежи:
– чертеж фланца;
– чертеж заготовки;
Список использованных источников
1. Методические указания к оформлению расчетно – проектных, расчетно – графических работ, курсовых и дипломных проектов [Текст] / Воронеж. гос. технолог. акад.; Сост. Ю.Н. Шаповалов, В.Г. Савеников, Е.В. Вьюшина. Воронеж, 2003.– 59 с.
2. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т. Т. 2 [Текст] / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001.– 944 с.
3. Оформление технологических документов на процессы и операции обработки резанием: Метод. указания к выполнению расчетно – практической работы по курсу «Технологические процессы» [Текст] / Воронеж гос. технолог. акад.; сост. Г.В Попов, Б.А. Голоденко, Ю.М. Веневцев. Воронж, 2003.–28 с.
Список нормативных документов:
1. ГОСТ 166 – 89. Штангенциркули. Технические условия [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1991.– 18 с.
2. ГОСТ 18879 – 73. Резцы токарные проходные упорные с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1974.– 6 с.
3. ГОСТ 2.105 –95. Общие требования к текстовым документам [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1996.– 30 с.
4. ГОСТ 2255 –71. Зенкеры насадные со вставными ножами из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1972.– 5 с.
5. ГОСТ 3.118 – 82. ЕСТД. Формы и правила оформления маршрутных карт [Текст].– М.: Изд-во стардантов, 1984.– 22 с.
6. ГОСТ 3.1404 –86. ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1987.– 59 с.
7. ГОСТ 7505 – 89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1990.–54 с.