Проектирование технологического процесса изготовления поковки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Деталь длиной L состоит из 4 участков соответствующих диаметром D₁ D₂ D₃ D₄ и длинами l₁ l₂ l₃ l₄. Последовательность расположением участков, величины их диаметров и марки сталей представлены в табл… Диаметр ступени D₄ принять равным 2/5 от величины ступени наибольшего диаметра. Длину каждого участка определяют удвоением соответствующего значения диаметра, т. е. l_i =2D_i.

Цель работы: Изучить основные операции технологического процесса получения поковки из стали методом свободной ковки, произвести расчет кузнечной заготовки и построить технологическую карту.

Данные выбираем из таблицы 7 по шифру 269. Для нашего шифра исходными будут параметры: последовательность расположением участков D₁ - D₃ - D₄ - D₂, сталь - 20Х, D₁=155мм,D₂=125мм, D₃=50мм, D₄=50*2/5 = 20 мм.

Следовательно: l₁ = 2*D₁ = 2*155 = 310 мм.

l₂ = 2*D₂ = 2*125 = 250 мм.

l₃ = 2*D₃ = 2*50 = 100 мм.

l₄ = 2*D₄ = 2*20 = 40 мм.

L_дет = 310 + 250 + 100 + 40 = 700 мм.

Процесс расчета для удобства разбиваем на этапы.

1- й этап. Разработка по чертежу детали чертежа поковки.

Данная поковка относится к типу поковок круглого сечения с буртом.

Назначение основных и дополнительных припусков, а также допусков и напусков на поковку проводим согласно ГОСТа 7829-70

а) Основные припуски и предельные отклонения на диаметры D1, D2, D3, D4, назначаем в зависимости от диаметра рассматриваемого сечения и общей длины (L_дет)

на диаметр 155 мм припуск и предельные отклонения 11 ± 3

на диаметр 125 мм припуск и предельные отклонения 11 ± 3

на диаметр 50мм припуск и предельные отклонения 7 ± 2

на диаметр 20 мм припуск и предельные отклонения 7 ±2

Диаметры отдельных ступеней с учетом основных припусков и предельных отклонений, мм :

D_1пок = (155 + 11) ± 3 = 166 ± 3

D_2пок = (125 + 11) ±3=136 ± 3

D_3пок = (50 + 7) ± 2 = 57 ± 2

D_4пок = (20 + 7) ± 2 = 27 ± 2

Назначим припуск и предельные отклонения на длину уступов и на общую длину детали L, причем длину уступов указываем от единой базы, за которую принимаем наибольший диаметр - 155 мм.

Припуск и предельные отклонения составляют, мм :

на длину 310 мм: 2д ± 2*?/2 = 2*11 ± 2*3 = 22 ± 6

на длину 410 мм: 0 ± 1,5*?/2 = 0 ± 1,5*3 = 0 ± 4,5

на длину 450 мм: 0 ± 1,5*?/2 = 0 ± 1,5*3 = 0 ± 4,5

на длину 700 мм: 2,5д ± 2,5*?/2 = 2,5*11 ± 2,5*3 = 27,5 ± 7,5

Подсчитываем длину отдельных участков поковки l_i и общую длину поковки l_пок :

L_1пок = (310+22) ± 6 = 332 ± 6

L_2пок = (410+0) ± 4,5 = 410 ± 4,5

L_3пок = (450+0) ± 4,5 = 450 ± 4,5

L_пок = (700+27,5) ± 7,5 =727,5 ± 7,5

2 - й этап. Определение объема и массы поковки.

Для подсчета объема поковки разбиваем ее на 4 части :

где: V₁ - объем цилиндра длиной l₁ = 33,2 см и D₁ = 16,6см;

V₂ - объем цилиндра длиной l₂ = 27,75 см и D₂ = 13,6см;

V₃ - объем цилиндра длиной l₃ = 7,8 см и D₃ = 5,7см;

V₄ - объем цилиндра длиной l₄ = 4,0 см и D₄ = 2,7см;

Объем всей поковки:

Масс поковки:

3 - й этап. Определение объема и массы исходной заготовки.

Объем исходной заготовки определяем по формуле (1).

V_заг=V_пок + V_уг + V_об,

где V_пок - объём поковки определяемый по чертежу поковки

V_уг - объём потерь метала на угар при его нагреве

V_об - объём потерь металла при обрубке концов вала поковки.

Но сначала определим отходы V_об получаемые при обрубке концов поковки, т.е. установим технологию изготовления детали. Если ковать вал из заготовки, отрубаемой от проката на одну поковку, то отходы появятся с обоих концов. Если ковать вал от куска проката, с последующей отрубкой его, то отход на обработку поковки будет с одного конца.

Примем вариант ковки вала из заготовки, отрубаемой на один вал. Объём отходов на обработку концов вала, ковку которого ведём под молотом рассчитываем по формуле:

V_об= 0,23*d³

Тогда объём отходов с отрубаемыми концами составит:

Для левого конца вала

Для правого конца вала

Причём, что ковка проводится с одного нагрева, поэтому потери от угара составят не более 2% объёма заготовки. Массу заготовки принять за 100%, тогда объём металла, который требуется на угар, составит:

Окончательный объём заготовки:

Масса исходной заготовки:

4 - этап. Определение размеров заготовки.

Наибольший диаметр поковки 166 мм и площадь максимального сечения будет :

Площадь поперечного сечения исходной заготовки должна быть :

,

где у - коэффициент уковки, равный 1,1?1,3 для поковок из проката. Тогда для проката круглого сечения диаметр заготовки находим из равенства:

Это соответствуют прокату с диаметром 200 мм, заготовку для поковки выбираем по ГОСТ 2590-88 "Прокат стальной горячекатаный круглый."

Длина заготовки (проката) определяется из соотношения:

5 - й этап. Анализ расхода металла.

Проводим анализ расхода металла при изготовлении поковки. Коэффициент выхода годной продукции:

Коэффициент использования металла, учитывающий потери при механической обработке, определяется отношением:

причем массу детали определяем, исходя из размеров, указанных на чертеже детали.

Помимо полученного коэффициента использования металла пользуются величиной общего коэффициента использования металла, учитывающего все потери материала заготовки в процессе изготовления детали, включая потери в кузнечных, механических и вспомогательных цехах:

Сравнивая между собой полученные величины КИМ и КИМ_общ , устанавливаем, что при изготовлении поковки нашей детали основные потери металла составляют потери на припуски и допуски на поковку, т.е. коэффициент выхода годного в кузнечном цехе равен ? = 85,7%, а КИМ_общ = 68,4%. Следовательно, при разработке мероприятий по увеличению КИМ_общ в первую очередь необходимо искать пути уменьшения потерь на припуски и допуски на поковку.

Таким образом, размеры исходной заготовки для изготовления поковки будут равны: длина - 610,9 мм., диаметр круглого сечения - 200 мм.

6-й этап. Выбор кузнечного оборудования.

Для изготовления данной поковки используем пневматический молот. Масса падающей части молота определяется по формуле:

ковка кузнечный металл заготовка

у_вt·H₀·B₀·

где: Н₀ и В₀ - высота и ширина заготовки до протяжки, мм; при протяжки круглой заготовки в круглых вырезных бойках принимают Н₀ = В₀ = D₀ , где D₀ - диаметр заготовки, мм;

у_вt предел прочности стали при средней температуре протяжки.

Выбираем молот М1547.

7-й этап. Выбор теплового режима и нагревательных устройств.

Температура начала ковки равна 1100⁰С, а конца 850⁰С. Нагрев заготовки под ковку для повышения ее пластичности, то есть интервал свободной ковки составил 1100-850⁰С. С учетом высокого к.п.д. и производительности, для нагрева заготовки целесообразно выбрать кузнечный горн открытый.

Определяем продолжительность нагрева до температуры ковки:

В качестве топлива выбираем уголь и рассчитываем его расход для нагрева заготовки до температуры ковки:

для горнов.

Время за которое заготовка остынет от температуры начала до конца ковки составит:

8-й этап. Разработка технологического процесса ковки.

При разработке технологического процесса ковки необходимо стремится к наименьшему числу проходов, к минимуму отхода материала и получению детали с высокими механическими свойствами.

Таблица 1. Технологический процесс ковки детали под молотом. Температурный интервал ковки 1100-850⁰С. Материал: сталь 20Х.

Размещено на Allbest.ru