Расчет детали рычага

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание детали

Деталь - рукоятка, часто этот элемент имеет два соосных отверстия (проушины). Рукоятки относятся к рычагам. Предназначается для шарнирного соединения с другими деталями и передачи им вращательного или поступательного движения. К деталям класса рычагов относятся собственно рычаги, тяги, серьги, вилки, балансиры, шатуны.

Рычаги являются звеньями системы машин, аппаратов, приборов, приспособлений. Совершая качательное или вращательное движение, рычаги передают необходимые силы и движения сопряженным деталям, заставляя их выполнять требуемые перемещения с надлежащей скоростью. В других случаях рычаги, например прихваты, остаются неподвижными и фиксируют относительное положение сопряженных деталей.

Детали класса рычагов имеют два отверстия или больше, оси которых расположены параллельно или под прямым углом. Тело рычагов представляет собой стержень, не обладающий достаточной жесткостью.

В деталях этого класса, кроме основных отверстий, обрабатываются шпоночные или шлицевые пары, крепежные отверстия и прорези в головках. Стержни рычагов часто не обрабатывают.

Значительное разнообразие конструкций рычагов вызывает необходимость их классификации с целью сужения типовых технологических процессов. С этой целью рекомендуется следующая классификация:

1) Рычаги, у которых торцы втулок имеют общую плоскость или их торцы лежат в одной плоскости;

2) Рычаги, у которых торцы втулок лежат в разных плоскостях;

3) Рычаги, у которых имеется длинная втулка с отверстием и значительно более короткие втулки.

Данная деталь может испытывать различные нагрузки, и статические, и динамические, и циклические, однако эти нагрузки имеют косвенный характер, и относительно невелики. Поэтому сталь 45ХН вполне удовлетворяет требованиям к детали:

ут = 835 МПа;

ув = 1030 МПа.

Твердость не более НВ207.

Материал детали - сталь 45ХН.

2. Выбор способа получения заготовки

Выбор материала зависит от служебного назначения и экономичности изготовления детали. Рычаги сложной формы могут быть достаточно экономично изготовлены из заготовки-отливки.

Для деталей, работающих в машинах под небольшими, неударными нагрузками, выбирают серый чугун.

Для нежестких деталей, работающих с толчками и ударами, недостаточно вязкий серый чугун является ненадежным материалом и заменяется ковким чугуном.

При получении ковкого чугуна обязательным становится отжиг, после которого заготовки коробятся и должны дополнительно подвергаться правке. Чугунные заготовки рычагов получают обычно литьем в песчаные формы, отформованные по механическим моделям.

При повышенных требованиях к точности отливок заготовки отливают в оболочковые формы. Отливки из ковкого чугуна следует подвергать отжигу и последующей правке для уменьшения остаточных деформаций. Припуски на обработку и допуски на размеры отливок рычагов определяются соответствующими стандартами.

Стальные заготовки рычагов получают ковкой, штамповкой, литьем по выплавляемым моделям и реже сваркой.

При штамповке заготовок в небольших количествах применяют подкладные штампы. С увеличением масштаба изготовления заготовок более экономичной становится штамповка их в открытых и закрытых штампах. В серийном производстве штамповки выполняют на штамповочных молотах, фрикционных и кривошипных прессах, а в крупносерийном и массовом производствах - на кривошипных прессах и горизонтально-ковочных машинах. Для повышения производительности и уменьшения себестоимости штампованных заготовок их предварительное формование в массовом производстве в ряде случаев производят на ковочных вальцах.

При фрезеровании торцов втулок за технологическую базу принимают или поверхности стержня рычага, или противоположные торцы втулок, при их шлифовании за технологическую базу принимают противоположные торцы втулок.

При обработке основных отверстий в качестве технологической базы выбирают обработанные торцы втулок и их наружные поверхности, что обеспечивает равномерность втулок. Заключительные этапы обработки выполняют при использовании в качество технологической базы одного или двух основных отверстий торцов втулок.

3. Технологичность детали

Технологичность изделия рассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, определяющей ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ (ГОСТ 14205-83). ТКИ понятие относительное.

Технологичность одного и того же изделия в зависимости от типа производства и от конкретных производственных условий может быть различной. В крупносерийном и массовом производстве будут отливки в кокиль, т. к.: трудоемкость и себестоимость детали из этих отливок ниже, чем в песчано-глинистые формы. В свою очередь последние будут технологичнее в мелкосерийном и единичном производстве.

Основная задача обеспечения ТКИ - достижение оптимальных трудовых, материальных, топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку, изготовление и монтаж вне производства.

Технологическое обслуживание (ТЛО), техническое обслуживание (ТО) и ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия, принятых в условиях проведения работ. Различают три вида технологичности:

1) производственную;

2) эксплуатационную;

3) ремонтную.

Производственная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства, технологическую подготовку производства, процессы изготовления, в том числе контроле и испытания, монтаж вне предприятия.

Эксплуатационная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на подготовку и использование по назначению, технологическое и техническое обслуживание, утилизация и ремонт.

Ремонтная технологичность заключается в сокращении средств и времени на все виды ремонта.

Главные факторы, определяющие требования к ТКИ:

- Вид изделия, характеризующие конструктивные и технологические признаки, обуславливающие основные требования к ТКИ;

- Объем выпуска и тип производства, определяющий степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов и специализацию всего производства.

Тут по ГОСТ 14201-83 есть свое обеспечение ТКИ, что является функцией подготовки производства, предусматривающей взаимосвязанные решения конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда в достижении оптимальных и трудовых затрат.

Штамповку считают технологичной, если ее конструкция соответствует общим принципам обеспечения качества заготовок при штамповке и сложившимся конкретным производственным условиям.

Высокое качество штамповки обеспечивают: использование определенного материала с заданными свойствами а также выбор вида штамповки. Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия слоя, форма заготовки ближе к готовой детали, снижается себестоимость, экономия металла составляет от 10 до 30%.

Однако отмечается повышенный расход штампов. Штамповка на прессах имеет большое преимущество перед штамповкой на молотах: получается точная штамповочная заготовка, припуски и напуски меньше на 30%, по конфигурации заготовка ближе к готовой детали. На прессах можно штамповать с прошиванием отверстия.

Одним из показателей технологичности является коэффициент использовании металла, который не может быть меньше 0,7:

Где:

mд - масса детали;

mз - масса заготовки;

Ки составляет 0,87 значит деталь является технологичной.

4. Обоснование маршрута обработки

Рассмотрим основные операции механической обработки рычагов с общей плоскостью торцов втулок 005 Заготовительная.

Заготовку получаем штамповкой.

010 Фрезерная.

Фрезеровать размер:

Н + Д = 42

В мм., с одной стороны начерно. Фрезеровать размер:

Н2 + Д2 = 34

В мм. Технологическая база (установочная) - поверхность стержня или противоположные торцы втулок.

Направляющую и опорную базы выбирают из условий удобства установки детали. Станок - фрезерный.

015 Токарная.

Расточить диаметр D5, точить D4f9.

Подрезать торец выдерживая размер Н.

Снять фаски.

020 Фрезерная.

Фрезеровать в размер Н2.

025 Сверлильная.

Сверлить D3Н9.

Сверлить Ш8,5.

Развернуть D3Н8.

Зенкеровать 2 фаски 1х450.

030 Протяжная.

Протянуть шлицы 6х23х28.

ГОСТ 1139-80.

035 Слесарная.

Притупить острые кромки.

040 Фрезерная.

Фрезеровать паз.

045 Промывочная.

Промыть деталь.

050 ОТК.

5. Определение межоперационных припусков на механическую обработку

Припуск на размер рассчитывается по следующей формуле:

Где:

Н - наибольшая высота гребешков неровностей на обрабатываемой поверхности, мм.;

Т - наибольшая глубина дефектного поверхностного слоя на обрабатываемой поверхности, мм.;

Е - наибольшая суммарная погрешность установки, мм.;

М - наибольший размер обрабатываемой поверхности, мм.;

l - расчётная длина, погонные метры;

С - наибольшее значение искривления (остаточная деформация), мм.

С = m * l

С учетом:

a, m, b - коэффициенты, зависящие от характера и точности заготовки;

д - допуск на операционный размер;

К - коэффициент перекрытия одних погрешностей другими, К = 0,9.

Тогда общая формула имеет вид:



Определим расчётным путём припуск на механическую обработку отверстия диаметром 28 мм., выполненного по 8 квалитету с шероховатостью поверхности Ra 3.2.

Данная точность и шероховатость достигается черновым и чистовым развертыванием отверстия.

Припуск на черновое развертывание:

Припуск на чистовое развертывание:

Общий припуск:

Находим этот же припуск статистическим способом:

- Припуск на черновое развертывание после сверления 0,06 мм.;

- Припуск на чистовое развертывание после чистого 0,3 мм.

Общий припуск составляет 0,3 + 0,06 = 0,36 мм.

Разница между аналитическим методом и статистическим методами 0,49 - 0,36 = 0,13 мм.

Остальные припуска находим статистическим методом.

Припуск на фрезерование 1,9 мм.

Припуск на развертывание Ш9.

Припуск составляет 0,24 мм.

Припуск на развертывание Ш12 составляет 0,3 мм.

6. Расчёт режимов резания

Фрезерование.

В качестве режущего инструмента принимается цилиндрическая фреза с мелким зубом из быстрорежущей стали. Материал режущей части Р18. Основные геометрические характеристики приведены в таблице:

все размеры в мм.
D	d	L	z
40	16	50	10



Подача при черновом фрезеровании торцовой фрезой из быстрорежущей стали при мощности станка до 5 кВт, средней жесткости СПИД, для чугуна 0,14-0,24 мм. на один зуб. Глубина фрезерования принимается равной припуску на механическую обработку. Для фрезерования после литья в песчаные формы припуск равен 1,9 мм.

Значение коэффициента и показателей степени в формуле определения скорости резания при фрезеровании.

Для серого чугуна:

Уточняем частоту вращения по данным станка: nф = 200 об/мин.;

Определим машинное время:



Сила резания:

Значение коэффициента и показателей степени в формуле определения силы резания при фрезеровании.

7. Сверлильная операция

Выбираем радиально сверлильный станок 2Е52:

Получаем:

1) Сверление отверстия Ш28 мм.;

2) Сверление отверстия Ш8,5 мм.

Сверла выбираем спиральные, оснащенные пластинками из твердого сплава (ВК15), для сверления чугуна с коническим хвостиком.

ГОСТ 22736-77 и ТУ 2-035-636 - 78.

Диметр свёрл d = 530 мм., длина рабочей части 60125 мм., общая длина сверла140275 мм., конус Морзе №1-4.

Угол наклона канавок 10-450.

Для сверления диаметров до 12 мм.

Из стандартного ряда выбираем диаметры сверл руководствуясь:

1) Сверло Ш26,7 мм. для сверления Ш28 мм.;

2) Сверло Ш8,2 мм. для сверления Ш8,5 мм.

Глубина резания равна половине диаметра сверления t = 0,5D:

t1 = 10 мм.;

t2 = 6 мм.;

t3 = 4.5 мм.

Основные параметры сверления выбираем по карте.



Диаметр отверстия	VT м/мин	PT Н	NT кВт	S0 мм/об
28	22.8	8087	2.7	0.56
8,5	23.3	6168	2.1	0.54

8. Протяжка

Выбираем горизонтально протяжной станок 7Б510.

В качестве инструмента выбираем протяжку калиброванную с выглаживающим зубом для шлицов.

Геометрические параметры протяжки.

Тип протяжки	Вид зубьев	угол предельного отклонения 0
	черновые	чистовые	калибрующие	черновые	чистовые и калибрующие
шпоночная	в градусах	допуск на величину заднего угла в мин.
	3	2	2	+ 30	+ 30	10

Скорость протяжки, определяемую требованиями к классу чистоты и точности обработки, выбираю в зависимости от группы скорости.

Группа скорости 1.

Скорость резанья V = 7 м/мин (что соответствует выбранному станку) номинальная скорость:

Число черновых секций:

9. Нормирование технологического процесса

В процессе расчётов режимов резания для каждой операции было определено машинное время То.

Твсп - вспомогательное время, Твсп = 10-15%;

Тобс - время обслуживания станка, Тобс = 3-5%;

Тпер - время перерывов, Тпер = 3-5%.

Кроме того, определяется оперативное время Топер:

Топер = То + Твсп



Таким образом полное время на выполнение детали составляет 31 и 16 мин.

Операция	Tо	Твсп	Тобс	Тпер	Топер	Тшт
фрезеровочная	0,3 * 2 + 1,28 * 2 = 3,16	0,474	0,158	0,158	3,634	7,584
токарная	0,6 * 2 + 1,4 * 2 = 4	0,4	0,24	0,24	4,04	8,92
сверлильная	1,68	0,252	0,084	0,084	1,932	4,032
развертывание	3,5	0,525	0,175	0,175	4,025	8,4
протяжка	0,93	0,1395	0,0465	0,0465	1,0695	2,232

10. Описание спроектированной конструкции приспособления

Спроектированное приспособление удовлетворяет техники безопасности, а также обеспечивает быструю и удобную загрузку и выгрузку детали и уборку стружки.

Проектируется приспособления, позволяющее точно провести операцию сверления, т. е., точно произвести определение мест сверления, необходимое расположение отверстий. В данном случае применим накладной кондуктор.

В момент начала сверления, когда необходимо обеспечить надежный прижим, на заготовку действует момент резания М, стремящийся повернуть заготовку вокруг ее оси.

Заготовка будет удерживаться от проворачивания моментом, силами трения, которые создаются силами зажима. Так как сила Р действует перпендикулярно направлению действия силы зажима, то её влиянием можно пренебречь. Тогда зависимость для определения необходимой силы зажима может быть представлена следующим выражением:



Тогда:

Где:

R11 - расстояние от оси детали до поверхности сверления, 17 мм.;

R - наружный радиус поверхности соприкосновения заготовки с поверхностью кондуктора, 15 мм.;

r - радиус отверстия заготовки или внутренний радиус соприкосновения поверхностей заготовки с поверхностями кондуктора или быстросъемной шайбы, 10 мм.;

R2 - наружный радиус поверхности соприкосновения быстросъемной шайбы с поверхностью заготовки, 15 мм.

11. Описание режущего инструмента

Проектируемым металлорежущим инструментом в данной работе является спиральное сверло.

Само сверло, было оснащенное пластинками из твердого сплава.

Подобные сверла, предназначаются для сверления чугуна с коническим хвостиком ТУ 2-035-636-78.

Материал корпуса сверла сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Материал пластинок ВК15.

Способ присоединения пластинок с корпусом - пайка и оговаривается ГОСТом 22736-77.

Материал припоя Л68.

Углом заточки 120С, конус Морзе №2.

С помощью хвостовика с конусом Морзе инструмент крепится в шпинделе станка.

Чертеж с основными параметрами и требованиями приведен.



Список использованной литературы:

1. Картавов С.А. Технология машиностроения, К.: Вища школа, 1984 - 272 стр.;

2. Технология машиностроения. В 2 т. Т.1 Основы технологии машиностроения. Под ред. А.М. Дальского. - М. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999 - 564 с.

3. Сушков О.Д., Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Технологические основы машиностроения», Керчь, КМТИ, 1998 - 57 стр.;

4. Балабанов А.Н., Краткий справочник технолога машиностроителя, М.: Издательство стандартов, 1992 - 464 стр.;

5. Кирилюк Ю.Е. Допуски и посадки. Справочник, К.: Вища школа, 1989 - 135 стр.;

6. Косилова А.Г., Справочник технолога-машиностроителя Т.2, М.: Машиностроение, 1985 - 496 стр.;

7. Орлов П.Н., Краткий справочник металлиста, М.: Машиностроение, 1987 - 960 стр.; механизм фрезерование инженерный

8. А.Н. Малов, Справочник технолога машиностроителя Т.2, М.: Машиностроение, 1972 - 568 стр.;

9. Косилова А.Г., Справочник технолога-машиностроителя Т.1, М.: Машиностроение, 1973 - 696 стр.;

10. Нефедов Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту, М.: Машиностроение, 1977 - 88 стр.;

11. ГОСТ 14822-69, ГОСТ 14823-69;

12. Ангел Г.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: методические указания по выполнению курсовой работы. - Калининград.: Калининградский технический институт, 1988 - 94 стр.;

13. Добрыднев И.С. Учебное пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием», М.: Машиностроение, 1985 - 184 стр.;

14. Справочник инструментальщика. Под ред. И.А. Ординарцева. - Л: Машиностроение, Ленинградское отделение. 1987 - 846 с.

Размещено на Allbest.ru