Анализ варианта производства заданной детали
Выбор материала и способа получения заготовки. Общая схема технологического процесса изготовления детали. Выбор печи для плавки. Общая характеристика шихтовых материалов. Рафинирование и модифицирование. Разработка чертежа отливки. Механическая обработка.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.10.2012 |
| Размер файла | 571,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико почти все машины и приборы имеют литейные детали.
Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности пользовались для производства металлических изделий : в начале из меди и бронзы а затем из чугуна , а позже из стали и др. сплавов.
В 1868 году на Мальцевских заводах впервые были стальные фасонные отливки.
Основными процессами литейного производства являются: плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества обработки.
Основной способ изготовления отливок - литье в песчаные формы, в который получают около 80% отливок. Хотя точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения.
Литейное производство позволяет получить заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием и с хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления механизирован и автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок. Достижения современной науки во многих случаях позволяют коренным образом изменить технологический процесс, резко увеличить новые высокопроизводительные машины и автоматы. Это в конечном счете помогает улучшить качество продукции и повысить эффективность производства.
1. Выбор материала и способа получения заготовки
1.1 Выбор материала
К детали «Корпус» предъявляются достаточно высокие прочностные и механические свойства, она подвергается статическим и динамическим нагрузкам. На основании требований к механическим свойствам: временное сопротивление - , относительная деформация - , ударная вязкость
и условиям эксплуатации детали: небольшие напряжения без деформаций; интервал рабочих температур: от -40 до 4500 С, под давлением, предлагается применить литейную сталь 110Г13Л и заготовку в виде отливки [1]. Механические свойства стали 110Г13Л приведены в таблице 1 [2]:
Таблица 1
|
Сортамент |
Размер, мм |
|||||
|
Отливки |
Max 30 |
654-830 |
360-380 |
44 |
>60 |
Согласно Прейскуранту оптовых цен №25-01 деталь относится к III -ей группе сложности [3].
1.2 Оценка технологичности и выбор способа получения заготовки
С точки зрения механической обработки деталь имеет небольшую сложность при обработке. Отверстия менее 15 мм не отливаются. Так как производство мелкосерийное, то затраты компенсируются переплавкой сплава. Некоторую сложность представляет обработка внутренней поверхности. Она получается в результате выполнения механической операции.
В единичном производстве проблемы изготовления и обработки решаются использованием универсальной оснастки, станков и инструмента.
Программа 100 штук в год соответствует единичному производству. В связи с вышеперечисленным данную деталь целесообразно выполнить литьем в землю.
Основным достоинством литья в песчаные формы является его универсальность и простота. Этот метод применяется для изготовления отливок самой разной формы, габаритов и массы.
Недостатками этого метода являются:
- большой расход металла на литниковую систему;
- недостаточно хорошее качество получаемых отливок;
- низкая чистота поверхности и большая шероховатость;
- назначение больших припусков и напусков;
- большая трудоемкость изготовления отливок
- высокая квалификация рабочих;
- тяжелые условия труда.
2. Получение материала
2.1 Выбор печи для плавки
Для выплавки стали используют индукционные и дуговые электропечи промышленной частоты. Наиболее качественный материал получают в индукционных печах промышленной частоты, обеспечивающих возможность получения точного химического состава.
Выбирается марка индукционной печи ИЧТ-10. Технологическая характеристика индукционной печи приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Технологическая характеристика индукционной печи
|
Показатель |
ИЧТ - 10 |
|
|
Вместимость тигля, т Мощность, кВт Производительность, т/г Удельный расход электроэнергии, кВт•ч/т |
10,0 2500 4,20/2,94 542 |
|
|
Примечание- В числителе приведена расчётная производительность, в знаменателе - фактическая |
Схема электрической индукционной (бессердечниковой) печи для выплавки стали приведена на рисунке 2.
Рис. 2 - Схема электрической индукционной (бессердечниковой) печи для выплавки чугуна. 1 - тигель из огнеупорного материала; 2 - индуктор;
3 - кожух печи; 4 - желоб для выпуска плавки
Плавку металлов проводят в тигле, изготовленном из основных или кислых огнеупорных материалов. Вокруг тигля располагается спиральный многовитковый индуктор, изготовленный из медной трубки, в которой циркулирует охлаждающая вода. К индуктору подключается питающий высокочастотный двигатель - генератор переменного тока. При пропускании тока через индуктор (с частотой 500-800 Гц) в металле, находящемся в тигле, индуктируются мощные вихревые потоки, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Шихтовые материалы загружают сверху, которые состоят из металлической части, состоящей из литейной стали, лома, возврата собственного производства (литники, брак). Для выпуска плавки печь наклоняют в сторону сливного желоба.
Плавку проводят методом переплава. Пуск печи осуществляется с помощью пусковой болванки требуемого химического состава массой около 10-12% общей ёмкости тигля, по форме, соответствующей форме тигля, но несколько меньшего диаметра. Болванку помещают в тигель и расплавляют. После этого загружают составляющие шихты. В момент загрузки печь должна быть отключена. На зеркало жидкого металла загружают электродную стружку, затем легковесные отходы металлообработки и в последнюю очередь - возврат собственного производства. После полного расплавления шихты в печь вводят ферросплавы. Металл в печи перегревают до температуры 1350-1400C. По достижении этой температуры печь выключают и отбирают пробы для анализов.
После корректировки доводят температуру металла до 1450-1470C и проводят выпуск его в ковши, предварительно подогретые до температуры 600 - 800C во избежание охлаждения металла. В конце периода плавления на металл загружают флюс, необходимый для образования шлакового покрова. В качестве флюса используют известь и плавиковый шпат. Шлаковый покров защищает металл от окисления и насыщения газами атмосферы, уменьшает потери тепла. Под действием электромагнитного поля индуктора при плавке происходит интенсивное движение (циркуляция) жидкого металла, что способствует ускорению химических реакций, получению однородного по химическому составу металла, быстрому всплыванию неметаллических включений, выравниванию температуры. В конце плавки проводят диффузионное раскисление путём подачи на шлак порошкообразного кокса, ферросилиция и алюминия. Во всех случаях в печи должен оставаться жидкий металл в количестве 25-50% общей ёмкости, в который вновь загружают шихту.
Из плавильной печи сталь выпускают в ковш, который мостовым краном переносят к месту разливки стали.
Рис. 3 - Разливочный ковш
1 - стопор; 2 - стакан с отверстием для выпуска стали;
3 - рычажный механизм стопора
Разливочный ковш имеет стальной сварной кожух с цапфами для захвата крюками мостового крана. Внутри он футерован шамотным кирпичом. В днище ковша вставлен стакан из огнеупорного материала с отверстием для выпуска стали. Отверстие стакана закрывается пробкой из огнеупорных материалов; она навинчивается на стальной стержень стопора, футерованного шамотными кольцами. Стопор поднимается и опускается при помощи привода с дистанционным управлением.
2.2 Шихтовые материалы
В состав шихты входит: чушковая сталь, отходы литейного производства (литники, прибыли и бракованные отливки,: стальной лом (скрап стружка, отходы кузнечных и прессово-штамповочных цехов): ферросплавы и флюсы (известняк, известь), кокс. Все материалы шихты подготавливают, при необходимости, например, стружку брикетируют, а известняк дробят, дозируют (взвешивают) и подают в загрузочное окно вагранки.
Состав шихты состоит из элементов указанных в таблице 3 химического состава стали 110Г13Л [2]
Таблица 3.
|
Марка стали |
Углерод |
Марганец |
Кремний |
Хром |
Никель |
Медь |
Сера |
Фосфор |
|
|
не более |
|||||||||
|
110Г13Л |
0.9-1.3 |
11.5-14.0 |
0.3-1.0 |
1,0 |
1.0 |
0.3 |
0.05 |
0,12 |
заготовка деталь плавка шихтовой
2.3 Рафинирование и модифицирование
В качестве модификатора и для рафинирования стали применяется одификатор барий-стронциевый, который был впервые опробован в 1996 году на Иркутском заводе тяжелого машиностроения.
Оксиды стронция и бария практически не могут восстанавливаться кремнием и алюминием в растворенном металле при обычных содержаниях их в металлах. Кремний и алюминий, даже при обычных его содержаниях в металле, восстанавливает карбонаты Ca, Sr и Ba. В печи соединения Ba и Sr изменяют форму неметаллических включений в металле, переводят их в шлак, увеличивается активность восстановительных шлаков, следовательно, восстановительные процессы на границе шлак-металл будут проходить более глубоко. О положительном влиянии оксидов и карбонатов бария на качество шлаков подробно говорится работе [4]. Так, по данным авторов, 10% оксида бария в шлаке приводит к повышению констант десульфурации и дефосфорации в10 раз.
При ковшовой обработке карбонаты бария и стронция взаимодействуют с растворенным в металле кремнием, алюминием и углеродом, а образовавшиеся соединения комплексно воздействуют на металл. Избыток карбоната диссоциирует на оксиды ЩЗМ и оксиды углерода. При этом всплывающие газы в виде оксидов углерода «барботирует» металл, тем самым дополнительно очищая его от неметаллических включений. Замечено, по микроструктурным исследованиям, проведенным на ряде предприятий, что в металле, обработанном БСК-2, фосфор на границе зерен имеет благоприятную компактную глобулярную форму. Очищение межзерновых пространств от фосфидной эвтектики благоприятно влияет на ударную вязкость, особенно при низких температурах. Барий и стронций, находясь в металле и в восстановительном шлаке, оказывают комплексное модифицирующее, рафинирующее и раскислительное воздействие на металл.
2.4 Флюсы
Перед плавкой необходимо подготовить флюс следующего состава:
Известь негашеная свежеобожженная........... 80%
Магнезит металлургический................ 15%
Плавиковый шпат..................... 5%
Прокалка извести обычно производится в кусках при температуре 800--900° С в течение 4--6 час. Все составляющие дробятся и просеиваются через сито, а затем смешиваются. На плавку в 200 кг обычно расходуется 4--5 кг флюса.
Расплавление шихты ведут при полной мощности установки. При появлении жидкого металла наводят шлак, всыпав в печь первую порцию флюса.
3. Разработка чертежа отливки
3.1 Припуски на механическую обработку
Припуски на механическую обработку наносят на чертеж там, где стоят знаки механической обработки ().
Припуски назначаются на посадочные внутренние цилиндрические поверхности, а также на торцевые поверхности. На чертеже 2.2 припуски указаны сплошными тонкими линиями.
Величина припусков зависит от габаритных размеров обрабатываемой поверхности, и от положения ее при заливке. Величину припуска на отверстия определяем по таблице 4. Припуски на нижние и боковые поверхности - 1 мм, на верхние - 1,5 мм. Припуски на верхние поверхности увеличены из-за неметаллических включений, пузырьков газа, всплывающих на поверхность жидкого металла.
Правильное определение величины припусков (zi) очень важно, так как от этого зависят многие технико-экономические показатели технологического процесса (расход металла, точность и качество обработанных поверхностей, время обработки, расходы на режущий инструмент, электроэнергию, амортизацию станка и др.).
В современной технологии машиностроения, особенно при значительном объеме выпуска деталей, необходимо, чтобы припуск на каждых технологический переход был минимальным, но достаточным для осуществления предполагаемой обработки.
В практике технологов-машиностроителей используют два метода выполнения работы по установлению величины операционных припусков: табличный и расчетно-аналитический, причем каждый из них находит применение в определенных производственных условиях. В данной работе использован табличный метод определения припусков на обработку.
Рассчитаем припуск на внутреннее отверстие диаметром (0,017).
Для удобства расчетов составим таблицу:
Таблица 4
|
Маршрут обработки |
Элементы припуска, мкм |
Расчетный припуск 2zmin, мкм |
Расчетный размер dр, мм |
Допуск ?, мкм |
Предельные размеры, мм |
Предельные припуски, мкм |
||||||
|
Rz |
Т |
? |
? |
dmin |
dmax |
2zminп |
2zmaxп |
|||||
|
1. Отливка |
1200 |
300 |
- |
16,881 |
7000 |
19,9 |
20,9 |
- |
- |
|||
|
2. Растачивание черновое |
10,0 |
0 |
20 |
127 |
3052 |
19,933 |
1000 |
108,94 |
20,01 |
3040 |
9040 |
|
|
3. Растачивание получистовое |
3,2 |
0 |
0 |
6 |
67 |
10,00 |
100 |
19,99 |
20,001 |
60,00 |
960 |
|
|
4. Растачивание чистовое |
1,6 |
0 |
0 |
5 |
17 |
10,017 |
10 |
20,0 |
20,0 |
17,00 |
107 |
|
|
|
|
У |
3117 |
10107 |
Расчёт ведём по следующим формулам:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(мкм);
(мкм);
(мкм);
Далее заполняем графу «Расчётный размер dР», начиная с конечного, в данном случае, чертёжного размера 20+0,017=20,017 мм. Далее - по формуле:
;
(мм);
(мм);
(мм).
Назначаем допуски Тi на каждую операцию. Данные заносим в таблицу.
Наибольшее значение dmax получается по расчётным размерам, округлённым до точности допуска соответствующего перехода.
Наименьшие предельные размеры определяются по формулам:
;
(мм);
(мм);
(мм).
Минимальные предельные значения припусков равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения - соответственно разности наименьших предельных размеров:
;
(мм);
(мм);
(мм).
;
(мм);
(мм);
(мм)
Правильность проведенных расчетов проверяем по формуле 6:
Равенство выполняется, следовательно, расчёт проведён правильно.
3.2 Расчет массы детали
Чертеж детали представлен на рисунке 4.
Рис.4. Чертеж детали «Корпус»
Расчет массы детали осуществляют разбивкой детали на простые элементы (параллелепипеды, сферы, цилиндры).
Внешний цилиндр
.
Внутренний усеченный конус и диск:
.
Часть внешнего цилиндра
.
Усеченный конус
.
Объем внешнего стакана:
.
Тогда объем детали, включающий отверстия равен:
.
Объем отверстий равен:
.
Тогда объем детали составит:
.
Тогда масса детали составит:
.
3.3 Расчет массы отливки
Масса отливки также определяется по формуле: Q =V, где V - объем, м3; -плотность металла, кг/м3.
Для расчета объема отливки учтем объемы отверстий меньшие 20 мм:
.
Тогда получим:
3.4 Припуски на усадку
Линейная усадка составляет 2.6%. Поэтому необходимо делать припуск формы на усадку. На усадку припуск
3.5 Расчет КИМ
Расчет коэффициента использования материала проведем по формуле:
.
4. Механическая обработка
Механическая обработка представляет собой совокупность действий, направленных на обеспечение нужной формы и размеров заготовки путем снятия слоя металла, назначенного на припуски и напуски, режущим инструментами. При этом получают заданную точность и чистоту поверхности.
Первая операция представляет собой подготовку баз для дальнейшей обработки детали. Она осуществляется на токарном станке. На рисунке 5 представлена схема обработки на первой операции.
Рис. 5 - Схема обработки на первой операции
На последующих операциях происходит обработка остальных поверхностей и доведение их до нужной шероховатости и требований по точности. Наружные поверхности и отверстия обрабатывают на токарных, фрезерных и расточных универсальных станках. Вначале получают отверстие, затем наружный и внутренний контур и доводят эти отверстия.
5. Термообработка
После проведения механической обработки проводится термическая обработка детали: закалка при температуре 10500-11000С. В качестве охладителя используется вода.
Контроль
Доводкой устраняются недостатки, возникающие в результате механической обработки: заусеницы, острые края. Доводка производится с помощью абразивного инструмента: наждачной бумаги различного номера и абразивным кругом.
После доводки все детали подвергают тщательному контролю. Выявленный брак отправляется на переплав.
Заключение
В ходе курсовой работы был проанализирован вариант производства детали корпус. Для заданных механических свойств был подобран соответствующий материал - сталь 110Г13Л, для заданной программы 100 штук в год - способ получения - литье в песчано-глинистые формы. Разработан чертеж отливки, учитывая припуски на механическую обработку, напуски, литейные уклоны и радиусы.
Библиографический список
1. ГОСТ Р 53464 -2009
2. ГОСТ 977-88
3. Прейскурант № 25-01. Оптовые цены на отливки, поковки и горячие штамповки. М: Прейскурантнздат. 1989.
4. Лунев В.В., Аверин В.В. Сера и фосфор в стали. - М.: «Металлургиздат», 1988. - с. 49-55.
5. Арзамасцев Б.Н. Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасцев - М.: Машиностроение, 1990 - 687 с.
6. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов / А.М. Дальский, В.П. Леонтьева - М.: Машиностроение, 1985 - 448 с.
7. Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М Лахтин, В.П. Леонтьева - М.: Машиностроение, 1990 -528 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор марки материала (сравнение серого чугуна СЧ20 и стали 20Л). Общая схема технологического процесса получения детали. Оценка технологичности детали и выбор способа получения заготовки. Разработка чертежа отливки, термическая обработка заготовки.
курсовая работа [437,5 K], добавлен 08.12.2009Разработка техпроцесса изготовления детали "вал-шестерня". Получение материала заготовки: производство чугуна в доменной и стали в электродуговой печах. Выбор способа получения заготовки давлением. Механическая обработка и контроль качества детали.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 27.07.2010Разработка технологического процесса изготовления детали "крышка шатуна". Выбор марки материала; механические, химические и литейные свойства сплава. Выполнение чертежа отливки; получение заготовки: оборудование, термическая и механическая обработка.
курсовая работа [724,7 K], добавлен 10.11.2012Разработка и конструкционно-технический анализ чертежа детали. Вид заготовки, описание метода и способа ее получения для заданной детали. Последовательности механической обработки заданных поверхностей и технологии выполнения отдельных операций.
курсовая работа [35,3 K], добавлен 17.12.2007Выбор, обоснование типа производства детали "Вал". Обоснование выбора заготовки и расчет ее стоимости. Сопоставление и выбор варианта технологического процесса при различных способах получения заготовки. Чертеж детали, исходные данные для проектирования.
реферат [694,3 K], добавлен 08.12.2014Анализ рабочего чертежа детали "Шестерня" и технических требований к ней. Характеристика материала детали и выбор способа её заготовки. Подбор станочного оборудования и разработка маршрутно-операционного технологического процесса по изготовлению детали.
курсовая работа [380,9 K], добавлен 18.12.2014Анализ технологичности конструкции детали, выбор способа получения заготовки и разработка плана обработки. Выбор основного технологического оборудования и технологической оснастки, расчет режимов резания и припусков на обработку, анализ схем базирования.
курсовая работа [480,1 K], добавлен 09.09.2010Функциональное назначение детали "муфта", разработка технологического процесса ее изготовления. Выбор типа производства и метода получения заготовки. Расчет режимов резания на самую ответственную поверхность. Оборудование, инструменты и приспособления.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.05.2012Описание служебного назначения детали и ее технологических требований. Выбор типа производства. Выбор способа получения заготовки. Проектирование маршрута изготовления детали. Расчет и определение промежуточных припусков на обработку поверхности.
курсовая работа [150,2 K], добавлен 09.06.2005Технологический контроль чертежа детали. Инженерный анализ напряжённо-деформированного состояния детали "Вал". Выбор способа изготовления заготовки. Расчет припуска на обработку, ремённой передачи, режимов резания. Разработка каталога шпиндельного узла.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 27.10.2017
