Разработка технического процесса изготовления детали “плита”

Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования “ Южно-Уральский государственный университет”

Факультет “Механико-технологический”

Кафедра “Технология машиностроения”

Курсовая работа  
по теме “Разработка технического процесса изготовления детали “плита” ”

 

 

 

 

 

 

Аннотация

Котова А.В. Разработка технологического процесса изготовления детали «плита» – Челябинск: ЮУрГУ, ЗИЭФ; 2011, 33 стр., 6 ил.  Библиография литературы – 5 наименования. 1 лист чертежа ФА4.

В курсовой работе разработан маршрутно-технологический  процесс получения детали. Приведены  способы получения заготовки. Описано  получение заготовки методом фрезерования из плиты сортового проката. Приводится схема обработки резанием и способы контроля.

 

 

 

 

 

 

                       Обозначения и сокращения

1. ТКМ - технология конструкционных  материалов.
2. ШЦ – штангенциркуль
3. БТК- бюро технического контроля
4. Ra- шероховатость поверхности среднее арифметическое отклонение профиля.
5. Rz40- шероховатость поверхности высота неровностей профиля по десяти точкам.
6. ИОТ –сборник инструкций по охране труда для рабочих выполняющих работы (фрезерование, сверление и т.д.)
7. УСП- универсально-сборочное приспособления

 

 

 

 

Оглавление

Введение 5

1 Анализ технологичности детали 6

2     Технология получения материала заготовки .………………................….9

2.1 Основная продукция черной металлургии 11

2.2 Производство чугуна  13

2.2.1 Исходные материалы для доменного производства и их подготовки к плавке 13

2.2.2 Доменная печь  15

2.3 Производство стали  17

2.3.1 Электродуговая печь 17

2.3.2 Рафинировние стали 18

2.3.3 Разливака стали 19

3 Технология получения материала заготовки 20

3.1 Возможные способы получения заготовки  20

4 Получение заготовки 23

4.1 Получение заготовки   23

4.2 Слесарная обработка заготовки   26

4.3 Обработка заготовки на вертикално-фрезерном станке   26

4.4 Обработка заготовки на вертикально-сверлильном станке    29

4.5 Обработка поверхности шлифовальным станком    29

5 Контрольразмеров детали  30

6 Заключение 31

Библиографический список 32

Введение

Данная курсовая работа предназначена для изучения курса ТКМ (технология конструкционных  материалов) в сфере технологического производства деталей. В качестве объекта  изучения предложена деталь.

Таблица № 1

1	Вариант №22
2	Плита
3	60С2ХФА ГОСТ 14959-69
4	30
5	-

 

Требуется разработать  маршрутный технологический процесс  изготовления детали «Плита». Материал детали сталь 60С2ХФА.

В курсовой работе будет подробно описана технология получения материала заготовки. Так как плиту мы получаем из стали, будет расписана металлургия  стали, исходные материалы. После выбора листа для заготовки будет  описан технологический процесс  изготовления, производство стали. Учитывая, что сталь, улучшенная легированная рекомендуется описать такие  пункты как рафинирование стали  и влияние примесей на свойства сталей.

Так как программа  составляет 30 шт. в год, то целесообразно  применение универсального оборудования (станки токарной группы, зубофрезерного, сверлильного, шлифовального).

В пункте контроль качества будут описаны виды проверок.

Задание

 

 

                                  Рисунок №1 Эскиз плиты  

1. Анализ технологичности  детали

 

Заготовка по условию задания выполнена  из легированной  высококачественной стали 60С2ХФА ГОСТ 14959-69.

Материал  данной детали – легированная высококачественная сталь 60С2ХФА содержит: 0,6% углерода, 2 % кремния, 1-1,5% хрома, 1-1,5%. ГОСТ 14959-69- данного материала, используемого для изготовление плиты, изменен на ГОСТ 14959-79. Дата введения ГОСТа в действия 01.01.1981. Данный стандарт распространяется на горячекатаный и кованный сортовой прокат диаметром или толщиной до  250 мм., а также прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности, предназначен для изготовления пружин, рессор и других деталей машин и механизмов, применяемых в закаленном и опущенном состоянии. В части норм химического состава стандарта распространяется на все другие виды проката, слитки поковки и штамповки. Плита толщиной 15 мм и ее количество 30шт.  выбираем лист 15,5 ГОСТ 19903-74 горячего проката. 

Данная сталь достаточно хорошо обрабатывается лезвийными и  абразивными инструментами. На рисунке№2 заданной детали.

 

 

 

 

 

 

                                     Рисунок №2

Перечислим  и пронумеруем обрабатываемые поверхности  детали:

- (1,2,3,4) контур детали, торцы детали R 0,1-0,5 мм

-  (5,6,7,8) 4 отверстия с фасками под М12

-  (9) окно  с радиусом R15(центровое)

-  (10) поверхность детали Ra 0,32

 

Под технологичностью детали можно понимать удобство ее конструкции, технических требований, размеров и их допусков для применения типового оборудования, оснастки, инструмента, наладок, технологических баз (поверхностей, используемых для установки детали в приспособлении).

Данная деталь технологична – это плита 300х400мм, имеющая резьбовые  сквозные участки отверстия под  М12 и центральное окно канавка 100х200мм. Деталь заготовки может быть легко  получена на гильотинных ножницах,  центральное  окно канавка фрезерованием  на глубину 5мм, резьбовые сквозные отверстия можно получить резцом и зубчатый венец фрезерованием, а их фаски зенковкой.

Предложенной деталь не является нетехнологичной, так как ее форма  проста в производстве.

Точность резьбы невысокая, судя  по конструкции детали, это  крепежная резьба и используется она для крепления какой- либо другой детали на этом участке. Таким  образом, специального резьбонарезного  инструмента, который применяют  для получения точных резьб, здесь  не требуется.

Рассматривая точность детали, размеры плиты  указанны без допусков. В задание указано, что они  должны быть выполнены с точностью  не хуже 14 квалитета. Для любых размеров такой допуск не менее 300мкм. Это  значит, что в соответствии с таблицей методов обработки, экономически целесообразных для достижения заданной точности, все размеры могут быть обеспечены любой лезвийной обработкой.

Анализ шероховатости  поверхности показывает, что большинство поверхностей имеет шероховатость Rz40. Но поверхность 10 после термообработки обработки должна иметь шероховатость Ra0,32.

Таким образом, деталь имеет достаточно технологичную  конструкцию, ее производство не требует  специального оборудования, приспособлений и инструментов.

По условия  работы – производительность 30 шт. – единичное производство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Технология получения материала заготовки.

Заготовка по условию задания выполнена  из легированной  высококачественной стали 60С2ХФА ГОСТ 14959-69(79).

Основные  характеристики стали:

Таблица№2

Марка:	Сталь 60С2ХФА   ГОСТ 14959-79
Классификация:	Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Применение:	Ответственные и высоко нагруженные  пружины и рессоры, изготовляемые  из круглой калиброванной стали
Группа стали:	Легированная
Модуль нормальной упругости  Е:	191 ГПа ( Температура испытания, °С20)
Модуль упругости при сдвиге кручением G:	77 ГПа ( Температура испытания, °С20)
Свариваемость:	не применяется для сварных  конструкций
Температура ковки, ºС:	Начала 1200, конца 800. Охлаждение замедленное, последующая термообработка – отжиг.
Химический состав, %	Ванадий (V) 0.10-0.20 Кремний (Si) 1.4-1.8 Медь (Cu), не более 0.20 Марганец (Mn) 0.40-0.70 Никель (Ni), не более 0.25 Фосфор (P), не более 0.025 Хром (Cr) 0.90-1.20 Сера (S), не более 0.025.
Склонность к отпускной способности:	малосклонна
Механические характеристики: (Механические свойства при Т=20)	Твердость материала 60С2ХФА после  отжига					HB 10 -1 = 285 МПа
	Твердость материала 60С2ХФА без  термообработки					HB 10 -1 = 321 МПа
	Предел кратковременной прочности					1670 МПа
	Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации)					1470 МПа
	Относительное удлинение при разрыве					6%
	Относительное сужение					25%
	Термообработка					Закалка 870°C,(масло) Отпуск 470°C
	Механические свойства в зависимости  от температуры отпуска
	t отпуска, °С	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %		KCU, Дж/м2	HRCэ
	Закалка 880-890 °С, масло.
	200						30	59
	250	2190	2340	6	20		30	58
	300		2340	6	22		32	58
	350	2160	2240					57
	400	1870	1930	7	29		37	53
	450	1690	1810	8	35		39	49
	500	1540	1640	10	35		44	46
	550	1440	1530	10	37		47	43

 

Сталь выплавляют из чугуна. Основой производства чугуна служит металлургическое производство.

Металлургическое производство — это сложная система различных  производств, базирующихся на месторождении  руд, коксующихся углей, энергетических комплексах. Оно включает: шахты  и карьеры по добыче руд и каменных углей; горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подготовляя  их к плавке; коксохимические заводы, где осуществляют подготовку углей, их коксование и извлечение из них  полезных химических продуктов; энергетические цехи для получения сжатого воздуха (для дутья доменных печей), кислорода, очистки металлургических газов; доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудных металлизованных окатышей; заводы для  производства ферросплавов; сталеплавильные  цехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные) для производства стали; прокатные  цехи, в которых слитки стали перерабатывают в сортовой прокат — балки, рельсы, прутки, проволоку, лист и т. д.

1. Основная продукция  черной металлургии:

чугуны — передельный, используемый для передела на сталь, и литейный — для производства фасонных чугунных отливок на машиностроительных заводах;

железорудные металлизованные  окатыши для выплавки стали;

ферросплавы (сплавы железа с повышенным содержанием Мn, Si, V, Ti и т. д.) для выплавки легированных сталей; стальные слитки для производства сортового проката (рельсов, балок, прутков, полосы, проволоки), а также  листа, труб и т. д.;

стальные слитки для изготовления крупных кованых валов, роторов  турбин, дисков и т. д., называемые кузнечными слитками.

Для производства чугуна, стали  и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные  материалы.

Промышленной рудой называют горную породу, из которой при данном уровне развития техники целесообразно  извлекать металлы или их соединения. Например, в настоящее время целесообразно  извлекать металлы из руд, если содержание их в руде составляет: железа на менее 30—60 %, меди 3—5 %, молибдена 0,005—0,02 %. Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединения, и пустой породы (т. е. различных примесей). Руды называют по одному или нескольким металлам, которые входят в их состав. Например, железные, медные, медно-никелевые и  т. д.

В зависимости от содержания добываемого металла, руды бывают богатые  и бедные. Бедные руды (с малым  содержанием добываемого металла) обогащают, т. е. удаляют из руды часть  пустой породы. В результате получают концентрат с повышенным содержанием  добываемого металла. Использование  концентрата улучшает технико-экономические  показатели работы металлургических печей. Флюсы — это материалы, загружаемые  в плавильную печь для образования  легкоплавкого соединения с пустой породой руды или концентратом и  золой топлива. Такое соединение называют шлаком.

Обычно шлак имеет меньшую  плотность, чем металл, поэтому он располагается в печи над металлом и может быть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают  кислотные оксиды (SiO2, Р2О5), и основным, если в его составе больше основных оксидов (CaO, MgO, FeO и др.).

Топливом в металлургических печах являются кокс, природный газ, мазут, доменный (колошниковый) газ.

Кокс получают на коксохимических  заводах в коксовых печах сухой  перегонкой при температуре 1000 °С (без  доступа воздуха) каменного угля коксующихся сортов. В коксе содержится 80 — 88 % углерода, 8—12 % золы, 2—5 % влаги, 0,5—1,8 % серы, 0,02— 0,2 % фосфора и до 1—2 % летучих продуктов. Для доменной плавки кокс должен содержать минимальное  количество серы и золы. Куски кокса  должны иметь размеры 25—60 мм. Кокс должен обладать достаточной прочностью, чтобы  не разрушаться под действием  шихтовых материалов.

Природный газ содержит 90—98 % углеводородов (СН4 и С3Н6) и 1 % азота. Мазут содержит 84—88 % углерода, 10—12 % водорода, небольшое количество серы и кислорода. Кроме того, используют доменный или колошниковый газ, побочный продукт доменного процесса.

Огнеупорные материалы применяют  для изготовления внутреннего облицовочного  слоя (футеровки) металлургических печей  и ковшей для расплавленного металла. Огнеупорные материалы способны выдержать нагрузки при высоких  температурах, противостоять резким изменениям температур, химическому  воздействию шлака и печных газов. Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения. По химическим свойствам огнеупорные материалы  разделяют на кислые, основные, нейтральные.

2. Производство  чугуна

Сплавы железа с углеродом, содержащие свыше 2% углерода, называют чугунами. Их получают путем восстановления железа из оксидов, содержащихся в рудах. Процесс восстановления железа ведут  в доменных печах. В зависимости  от назначения и места дальнейшей переработки различают чугуны предельные (примерно 80% от всего выпуска), предназначенные  для переработки в сталь, и  литейные, поступающие на машиностроительные заводы и используемые в качестве исходного материала для изготовления литых заготовок.

1. Исходные материалы  для доменного производства и  их подготовки к плавке

Исходными материалами для  доменного производства является руда, флюсы, топливо и огнеупоры.

Железная руда состоит  из железосодержащих минералов и  пустой породы, в состав которой  входят оксиды кремния (кремнезем) SiО2, алюминия (глинозем) А12О3, кальция СаО  и магния MgO. Качество руды определяется многими критериями, но, прежде всего, содержанием в ней железа, легкостью  восстановления железа из оксидов, составом пустой породы и концентрацией вредных  примесей, таких, как фосфор, мышьяк и др.