Пояснительная записка по машино строение

 

 

 

2. Выбор вида, способа получения и формы заготовки.

 

1. Обоснование вида и метода получения заготовки.

 

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальноё  себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости её последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. При проектировании технологического процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и, в частности, - наличии в заготовке отверстий, полостей, углублений, выступов.

В общем случае механические свойства литых заготовок ниже, чем кованных или из проката того же металла, однако на трение они работают несколько лучше. Кроме того, трудоемкость обработки литых заготовок в среднем на 15-30% меньше, чем штампованных, из-за большей приближенности первых к форме готовой детали.

Ковкой получают поковки простой формы массой до 250 т с большими напусками. Применяя специальный инструмент, уменьшают напуски. Припуски и допуски на поковки, изготовляемые на молотах, от 5 мм до (34±10) мм, а на поковки, изготовляемые на прессах, от (10±3) мм до (80±30) мм; для необрабатываемых участках предельные отклонения снижают на 25-50%. С применением подкладных штампов (закрытых и открытых) получают поковки массой до 150 кг (главным образом мелки до 5 кг) с относительно сложной формой, без напусков; припуски – 3 мм и выше, допуски мм и более [1] стр.135.

 

В качестве заготовки для  детали «Золотник» используется штамповка. Данный вид заготовки является наиболее экономически выгодным по ряду причин. Дело в том, что заготовка данной конфигурации не может быть получена методом проката из-за сложной формы внешних и внутренних поверхностей. Еще одним из вариантов получения заготовки для детали «Золотник» является метод отливки, но для этого необходимо увеличивать припуски на механическую обработку. Такая необходимость вызвана тем, что у отливок присутствуют значительные термические деформации, вследствие ее остывания в форме, а так же различные посторонние  включения на поверхности заготовки, которые снижают качество структуры металла на поверхности. Далее стоит отметить, что внутри объема металла так же возникают значительные внутренние напряжения, вызванные термическими деформациями, что может привести к появлению трещин, что повышает вероятность поломки детали.

Из вышесказанного следует, что заготовка в виде штамповки является экономически более выгодной и более технологичной.

В качестве оборудования для  штамповки используем кривошипный  горячештамповочный пресс. На данном оборудовании получают заготовки с массой до 50 – 100 кг, простой формы, преимущественно в виде тел вращения. Применяют для сокращения расхода металла (отсутствия заусенец) и для сталей и сплавов с пониженной пластичностью.

 

2. Описание формообразования заготовки.

 

Рис. 4. Эскиз получения заготовки на КГШП.

 

Кривошипные ковочно-штамповочные прессы относятся к числу наиболее прогрессивных  кузнечно-прессовых машин. Внедрение  кривошипных прессов в штамповочное производство обеспечивает повышение  производительности штамповки в 1,5 – 3 раза по сравнению со штамповкой  на молотах, экономию материала проката, применяемого в виде заготовок на 10 ÷ 30%, а штамповка в закрытых штампах сокращает производственный цикл (уменьшает число операций). Изготовление поковок на этих прессах с наименьшими припусками на механическую обработку позволяет на 15 ÷ 30% сэкономить время на их последующую обработку в механических цехах.

В кривошипных ковочно-штамповочных прессах рабочий орган – ползун, несущий верхнюю часть инструмента (штампа), приводится в возвратно-поступательное движение при помощи кривошипно-шатунного механизма.

В отличие от молотов кривошипные  ковочно-штамповочные прессы имеют  жесткий график движения ползуна. Полный ход (путь) ползуна равен удвоенному радиусу кривошипа. Каждому углу поворота кривошипного вала соответствует определенное положение ползуна и определенная его скорость, которая в крайних точках (внизу и вверху) равна нулю.

Кривошипные прессы, предназначенные для горячей  штамповки, обладают высокой жесткостью конструкции, которая необходима для снижения упругих деформаций и получения наиболее точных размеров поковок. Пресс имеет выталкиватели в столе и ползуна для автоматического удаления поковок из штампа.

На  рис. приведена кинематическая схема  кривошипного пресса. Через клиноременную  передачу 4 движение от электродвигателя 5 передается на маховик 3, находящийся на передаточном валу 6. Зубчатая передача 7 передает движение на кривошипно-шатунный механизм, состоящий из кривошипного вала 9, шатуна 10, ползуна 1. пресс имеет фрикционную дисковую муфту включения 8, с помощью которой осуществляется пуск пресса на рабочий ход. Для остановки вращения кривошипного вала 9 после выключения муфты служит тормоз 2, который останавливает ползун в верхнем положении. Управление прессом осуществляется от педали.

Верхняя часть штампа крепится к ползуну 1, а нижняя – к клиновидной  плите 11, установленной на столе  пресса.

Рис. 5. Кинематическая схема  кривошипного горячештамповочного  пресса.

 

Кривошипные прессы для горячей  штамповки изготавливают с усилием на ползуне 630 – 8000Т (6174 – 78400 кН). Наименьший кривошипный пресс эквивалентен штамповочному молоту с весом падающих частей 0,63 т, а наибольший – молоту с весом падающих частей 8 т.

На кривошипных ковочно-штамповочных прессах можно осуществлять различные виды штамповочных работ, в том числе штамповку в открытых штампах с образованием заусенца в плоскости разъема, штамповку в закрытых штампах, штамповку выдавливанием, штамповку прошивкой и различные комбинированные работы. [9].

 

 

3. Обеспечение технологичности конструкции заготовки.

 

В штампованных заготовках поверхность  разъема обычно выбирают так, чтобы  она совпала с двумя наибольшими  размерами заготовки. Поверхность  разъема штампа должна обеспечивать свободное удаление заготовки из штампа и контроль сдвига верхней части штампа относительно нижней после обрезки [1] стр.145.

В данной детали поверхность разъема  была выбрана по наибольшему диаметру (Ø30) и располагается перпендикулярно  оси заготовки. Чтобы на заготовительной  стадии обеспечить соостность диаметров Ø30 и Ø18е9 эти две поверхности располагаются в одной неподвижной полуформе.

 

Расчет заготовки.

 

Штамповочное оборудование: Кривошипный  горячештамповочный пресс КГШП (закрытая штамповка).

Нагрев заготовки – индукционный.

1. Исходные данные по детали.
0. Материал – сталь 35  (ГОСТ 1050-88): 0,32 – 0,40% С; 0,17 – 0,37% Si; 0,50 – 0,80% Mn; не более 0,25% Cr.
0. Масса детали – 0,141 кг.
2. Исходные данные для расчета.
0. Масса поковки (расчетная) – 0,224 кг;

Расчетный коэффициент К_р = 1,6 (приложение 3, стр. 31) [6];

0,141 × 1,6 = 0,224 кг.

• Класс точности – Т3 (приложение 1, стр. 28) [6].

• Группа стали – М1 (табл.1, стр.8) [6].

Средняя массовая доля углерода в  стали 35: 0,36% С.

• Степень сложности – С3 (приложение 2, стр.8) [6].

 

С = m_п / m_ф,

 

где   m_ф – масса простой фигуры, в кг, определяется:

 

m_ф = V_ф × ρ,

 

где   V_ф – объем фигуры, V_ф = pR_ф²h_ф = 3,14 ´ 15² ´ 100 = 70650мм³;

 

m_ф = 70650 × 0,00782 = 552,4 г = 0,552кг;

 

С = 0,141 / 0,552 = 0,255.

• Конфигурация поверхности разъема штампа – П (плоская) (табл.1, стр8) [6].

• Исходный индекс – 6 (табл.2, стр.9) [6].

3. Припуски и кузнечные напуски.
0. Основные припуски на размеры (табл.3, стр.12) [6]:

0,9 – Ø18 и чистота поверхности  1,6;

0,9 – Ø30 и  чистота поверхности 2,5;

0,9 – Ø18 и чистота поверхности  6,3.

• Дополнительные припуски, учитывающие:

• отклонение от плоскостности – 0,2 мм (табл.5, стр.14) [6].
• смещение по поверхности разъема штампа – 0,1 мм (табл.4, стр.14) [6].
• Штамповочный уклон на наружной поверхности – не более 5° принимаем – 1°.

4. Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

• Размеры поковки, мм:

Ø18 + (0,9 + 0,1 + 0,2) × 2 = 20,4 мм принимаем 20,5 мм;

Ø30 + (0,9 + 0,1 + 0,2) × 2 = 32,4 мм принимаем 32,5 мм;

Ø18 + (0,9 + 0,1 + 0,2) × 2 = 20,4 мм принимаем 20,5 мм.

• Радиус закругления наружных углов – 1,0 мм (табл.7, стр.15) [6].

• Допускаемые отклонения размеров (табл.8, стр.17) [6]:

Ø20,5 , Ø32,5 , Ø20,5 .

• Неуказанные допуски радиусов закруглений 0,5 мм (п.5.23, стр.25) [6].

• Допускаемая величина остаточного облоя 0,4 мм (п.5.8, стр.21) [6].

• Допускаемое отклонение от плоскостности 0,5 мм (п.5.16, стр.25) [6].

• Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа 0,2 мм (табл.9, стр.20) [6].

• Допустимая величина высоты заусенца 2,0 мм (п.5.10, стр.21) [6].
 

3. Проектирование технологического процесса механической обработки.

 

1. Определение маршрута обработки отдельных поверхностей детали, шероховатости и точности обработки.

 

Маршрутная обработка детали «Золотник».

Таблица

 

№ оп.	Наим. операции	Рабочий эскиз	Станок, оборудование	Оснастка
000	Заготовительная		Кривошипный горячештам-повочный пресс (КГШП)
005	Токарная		Токарный 1А616	3-х кулачковый патрон
010	Токарная		Токарный автомат    1Б240-6К	Патрон
015	Токарная		Токарный автомат    1Б240-6К	Патрон
020	Токарная		Токарный станок 16Т02П	Патрон
025	Сверлильная		Вертикально-сверлильный 2Н118	Спец. приспособление
030	Сверлильная		Вертикально-сверлильный 2Н118	Спец. приспособление
035	Нанесение покрытия
040	Шлифовальная		Круглошлифо-вальный 3У10В	Центр
045	Моечная	Промыть деталь	Моечная машина
050	Маркировачная	Навесить бирку с обозначением детали на тару
055	Контрольная	Технический контроль		Плита по ГОСТ 10905-86

 

 

2. Разделение технологического процесса на этапы по видам обработки.

 

Рис. 6. Эскиз детали с номерами основных поверхностей.

 

Схема технологического процесса.

Таблица    __

Наименование этапа

№ и наименование операции

№ основных поверхностей

Цель операции*

Наружные цилинд.

Внутрен. цилинд.

Плоские

Другие

1

2

3

4

5

6

7

Заданные по чертежу квалитет и  класс шероховатости

е9, Ra 1,6

h14Ra 3,2

h14Ra 3,2

h14Ra 3,2

h14Ra 1,6

h14Ra 3,2

IT14 Ra 3,2

Выполняемые по технологии квалитет и класс шероховатости

000 Заготовительная

005 Токарная

010 Токарная

h14Ra 3,2

015 Токарная

h14Ra 3,2

h10Ra 1,6

h12Ra 4,0

020 Токарная

h10Ra 4,0

025 Сверлильная

h14Ra 3,2

030 Сверлильная

035 Покрытие

040 Шлифовальная

е9, Ra 1,6