Разработка технологического процесса изготовления «Вал - шестерня»

Максимально приблизить геометрические формы и размеры  заготовки к размерам и форме  готовой детали - одна из главных  задач в заготовительном производстве. Оптимизируя выбор метода и способа  получения заготовки, можно не только снизить затраты на ее изготовление, но и значительно сократить трудоемкость механической обработки.

В машиностроении для  получения заготовок используют следующие методы:

- литье;

- обработка давлением;

- сварка;

- комбинация.

В данной курсовой работе рассматривается серийный тип производства, для которого характерно получение заготовок одним из видов обработки давлением или литьем с применением машинной формовки. Обработка давлением бывает в виде проката, ковки или штамповки.

Материал является одним  из важных признаков, определяющих метод  получения заготовок. Наиболее широко используемые материалы объединены в 7 групп. Код группы определяется на основе данных чертежа детали по таблице 4.

Таблица 4

Классификация материала по группам [2,  стр.60, таблица 3.1]

Вид материала	Код группы
Стали углеродистые	1
Чугуны	2
Литейные сплавы	3
Высоколегированные стали  и сплавы	4
Низкоуглеродистые стали	5
Легированные стали	6
Прокатные материалы	7

 

Код материала – 6.

Конструктивные формы деталей общего машиностроения делятся на 14 видов. Соответствующий код выбирается на основе сравнения реальной детали с описанием типовых деталей

Таблица 5

Конструктивная форма  детали (фрагмент таблицы) [2,  стр.61, таблица 3.2]

Основные признаки детали	Код
Детали с цилиндрической, конусной, криволинейными поверхностями, гладкой или ступенчатой наружной поверхностью со сквозным или глухим гладким или ступенчатым отверстием	6

 

Код конструктивной формы  –6.

Чтобы найти серийность производства, необходимо знать массу детали и программу выпуска. Код серийности определяем по таблице 6.

 

Таблица 6

Определение серийности производства заготовок [2,  стр.63, таблица 3.3]

Вид заготовки	Программа выпуска при  массе детали, кг.			Код серийности
	10	100	1000
Штамповка, поковка	500 1000 2500 3500	250 400 1000 1000	60 300 600 600	1 2 3 4
Прокат	500 1000 3500	250 400 1000	60 300 600	1 2 3,4
Отливка	2000 12000 30000	600 4000 8000	300 1500 7000	1 2 3,4

 

Код серийности –4

По массе заготовки  сгруппированы в 8 диапазонов, которые выбираются по таблице 7.

 

Таблица 7

Диапазоны отливок, поковок  и штамповок по массе [2,  стр.62, таблица 3.4]

Масса, кг.	Номер диапазона	Масса, кг.	Номер диапазона
До 0,63	1	10,0 – 63	5
0,63 – 1,6	2	63 – 100	6
1,6 – 4,0	3	100 – 400	7
4,0 – 10,0	4	Свыше 400	8

 

Определяем для 0,015 кг -  соответствующий код – 1.

Теперь, выбираем возможные  виды и способы получения заготовок  для данной детали, учитывая определенные выше коды четырех основных показателей  детали 6-6-4-1 по таблице 8.

Таблица 8

Выбор возможных видов  и способов изготовления заготовок

(фрагмент таблицы) [2,  стр.64, таблица 3.7]

Материал	Серийность	Конструктивная форма	Масса детали	Вид заготовки  (способ изготовления)
4…7	2…4	1 2…7 8 9 10…12 13, 14	1…8	9, 10 7…10 7, 9 7…9 11 7, 11

 

       Из  графы таблицы «Вид заготовки»  выписываем рекомендуемые коды 

видов 7…10.

Используя табл. 8 расшифровываем вычисляемые коды видов заготовок.

7 – штамповка на  молотах и прессах;

8 – штамповка на  горизонтально-ковочной машине;

9 – свободная ковка;

10 – прокат.

Выбираем метод штамповки.

Штамповка – это обработка  заготовок из сортового и листового  проката давлением с помощью  специального инструмента – штампа. 

В серийном производстве для изготовления заготовки выбираем штамповку в  открытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах.

При объемной штамповке  широко используют КГШП благодаря следующим их преимуществам по сравнению с молотами:

• повышенной точности размеров получаемых на КГШП поковок из-за  

постоянства хода пресса и определенности нижнего положения          ползуна, что позволяет уменьшить отклонения размеров поковок по высоте;

• поковки не контролируют на сдвиг, так как в конструкции пресса и штампа предусмотрено  надежное направление ползуна в направляющих станины, а для точного совпадения верхней и нижней частей штампа - направляющие колонки и втулки;

• увеличенному коэффициенту использования металла благодаря более совершенной конструкции штампов, снабженных верхним и нижним выталкивателями, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, припуски, напуски и допуски и тем самым приводит к экономии металла и уменьшению последующей обработки поковок резанием;
• улучшенным условиям труда вследствие меньших шумовых эффектов, вибрации и сотрясения почвы, чем при работе на молотах, и относительно спокойным безударным характером работы, что позволяет устанавливать КГШП в зданиях облегченной конструкции;
• возможности применения автоматических перекладчиков заготовок;
• более высокой производительности, например в 1,4—2 раза при штамповке поковок шестерен, так как деформация на прессе в каждом ручье выполняется за   один ход, а на молоте — за несколько ударов;
• более высокому КПД, достигающему 6-8 %; экономический (приведенный к энергии топлива) КПД пресса в 2—4 раза выше, чем у молота;
• снижению себестоимости продукции за счет снижения расхода металла и эксплуатационной стоимости.

 

К недостаткам КГШП и  штамповки на этих прессах (по сравнению  с молотами) относят:

• более высокую (в 3—4 раза) стоимость КГШП при сопоставимых мощностях КГШП и молота;
• возможность заклинивания и поломки прессов при крайнем нижнем положении    ползуна, на вывод из которого затрачивается много времени;
• меньшая универсальность - из-за жесткого хода ползуна не применяют протяжку и подкатку заготовок;
• необходимость очистки заготовок перед штамповкой от окалины, так как деформация проходит за один ход пресса при плавном безударном нагружении,  и   окалина может быть заштампована в поверхность поковки;
• необходимость применения большего числа ручьев при получении поковок сложной формы из-за худшего заполнения глубоких полостей;
• более сложные конструкции штампов и их регулирование.

 

РАСЧЕТ ЗАГОТОВКИ [5]

Штамповочное оборудование - КГШП

1. Исходные данные по детали:

1. Материал – сталь 38ХС

2. Масса детали – 0,015 кг.

2. Исходные данные для расчета:

1. Масса поковки (расчетная) – 0,023 кг. Расчетный коэффициент kр=1,5

0,015*1,5=0,023 кг.

2. Класс точности T4.
3. Группа стали М2. Средняя массовая доля углерода в Стали 38ХС – 0,38%,
4. Степень сложности – С3.

Размеры описывающей  поковку фигуры (цилиндр) мм:

диаметр – 15 (14*1,05);

длина – 47 (45*1,05).

Масса описывающей фигуры (расчетная) – 0,065 кг

m_{поковки}/m_фигуры = V_{поковки}/V_фигуры = 0,015/0,065 = 0,23

5. Конфигурация поверхности разъема штампа П (плоская)
6. Исходный индекс - 10.

3. Припуски и кузнечные напуски

1. Основные припуски на размеры, мм:

1,1 – диаметр 7 мм и чистота поверхности 12,5;

1,4 – диаметр 14 мм и чистота поверхности 6,3;

1,1 – диаметр 8 мм и чистота поверхности 12,5;

1,5 – диаметр 8 мм и чистота поверхности 0,63;

1,1 – диаметр 11 мм и чистота поверхности 12,5;

1,4 – длина 21 мм и чистота поверхности 2,5;

1,1 – длина 6 мм и чистота поверхности 12,5;

1,1 – длина 9 мм и чистота поверхности 12,5;

1,2 – длина 45 мм и чистота поверхности 12,5;

2. Дополнительный припуск, учитывающий смещение по плоскости разъема штампа – 0,1 мм.

Изогнутость, отклонение от плоскостности – 0,3 мм

3. Штамповочный уклон:

на наружной поверхности - не более 5⁰ принимаем 5⁰

4. Размеры поковки и их допускаемые отклонения

1. Размеры поковки, мм:

диаметр 7+(1,1+0,3)*2=9,8, принимаем 10;

диаметр 14+(1,4+0,3)*2=17,4, принимаем 17,5;

диаметр 8+(1,1+0,3)*2=10,8, принимаем 11;

диаметр 8+(1,5+0,3)*2=11,6, принимаем 12;

диаметр 11+(1,1+0,3)*2=13,8, принимаем 14;

длина 21+(1,2+0,1-(1,4+0,1)) =20,8, принимаем 21

длина 6-(1,1+0,1)*2 =3,6, принимаем 3,5

длина 9+(1,1+0,1)*2 =11,4, принимаем 11,5

длина 45+(1,2+0,1)*2 =47,6 принимаем 48

2. Радиус закругления наружных углов – 1,0 мм. Допуск радиусов закругления – 0,5 мм.
3. Допускаемые отклонения размеров, мм:

диаметр

диаметр

диаметр

диаметр

диаметр

длина

длина

длина

длина

Допускаемая величина остаточного облоя – 0,5 мм

Допустимое радиальное биение – 1,2 мм

Допускаемое смещение по поверхности разъема штампов  – 0,3 мм

Допускаемая величина заусенца – 2,0 мм

 

5. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И СТАДИЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ

 

       Точность, достигаемая при изготовлении  деталей машин резания, существенно   зависит от используемого метода, режущего инструмента и оборудования.

 

Поверхность	Квалитет	Шероховатость	Количество стадий обработки
Ø8h6	15 12   9 6	12,5 6,3   3,2 0.63	Обтачивание при продольной подаче Обдирочное Получистовое Шлифование круглое Получистовое Чистовое
Ø11	14	12,5	Обтачивание при продольной подаче Обдирочное
Ø8h14	14	12,5	Обтачивание при поперечной подаче Получистовое
Ø14	15 12   11	12,5 6,3   6,3	Обтачивание при продольной подаче Обдирочное Получистовое Шлифование круглое Получистовое
Коническая поверхность	15 12   9 6	12,5 6,3   3,2 2,5	Обтачивание при продольной подаче Обдирочное Получистовое Шлифование круглое Получистовое Чистовое
Ø5h6	15 12   9 6	12,5 6,3   3,2 0.63	Обтачивание при продольной подаче Обдирочное Получистовое Шлифование круглое Получистовое Чистовое
Ø7	14	12,5	Обтачивание при продольной подаче Обдирочное
торец Ø8/ Ø11	16 14 11	25 6,3 2,5	Обтачивание при поперечной подаче 1. Обдирочное 2. Получистовое Шлифование круглое  получистовое
торец Ø5/ Ø7	16 14 11	25 6,3 2,5	Обтачивание при поперечной подаче 1. Обдирочное 2. Получистовое Шлифование круглое  получистовое
канавки	14	12,5	Обтачивание при поперечной подаче Получистовое
фаски	14	6,3	Обтачивание при поперечной подаче     Получистовое
М4	12 7	12,5 6,3	Сверление Нарезание резьбы метчиком
Зубчатый венец	8	3,2	Фрезерование