Изготовление заготовки детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Опишите способ изготовления отливки. Метод литья указан в варианте. Проектирование чертежа отливки

заготовка штамповка отливка поковка

Таблица 1

Вариант	Вид литья	Деталь	Производственная программа, шт./год
7	Литье в песчано - глинистые формы	Крышка	10000

Литье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. Достоинства такого способа литья - это технологическая универсальность и относительная дешевизна. Недостатки такого литья - большие припуски на механическую обработку, низкая производительность, большой грузопоток вспомогательных материалов, и повышенная трудоемкость.

На песочные литейные формы налагается гораздо меньше всяческих ограничений, нежели на любые другие. Они пригодны для получения отливок любых размеров, любой конфигурации, из любого сплава; они наименее требовательны к конструкции изделия. Масса отливки может достигать величины сотен тонн (станины станков), размеров от нескольких миллиметров до десятков метров.

Технологические возможности изготовления отливок в песчаных формах:

1. Материал отливок - сталь, чугун; цветные сплавы.

2. Максимальная масса отливки (кг): 200000.

3. Максимальный размер отливки (мм): неограниченно.

4. Толщина стенок (мм): min=3.0, max-неограниченно.

5. Класс размерной точности отливок: 6-14.

6. Шероховатость поверхности Rz (мкм): 320-60.

7. Группа сложности: 1-6.

8. Коэффициент использования материала, %: 60-70.

9. Относительная себестоимость отливок: 1,0.

10. Экономически оправданная серийность (шт./год): неограниченно.

Таблица 2. Химический состав легированной конструкционной стали

Марка	Содержание элементов, %
	Углерод	Марганец	Кремний	Хром	Никель	Другие элементы
20Х	0,17-0,23	0,5-0,8	0,17-0,37	0,7-1,0	-	-

Проектирование чертежа отливки по ГОСТ 26645-85.

Порядок проектирования отливки:

Рассчитываем массу детали, для которой будет проектироваться отливка.

Номинальную массу детали М_дет, кг, определяем по формуле:

М_дет= V_дет•с,

где Vдет - объем детали с номинальными размерами согласно ее чертежу, мм³;

с - плотность материала детали, для стали с= 7,85?10^-6 кг/мм³.

Объем детали Vдет вычисляют как алгебраическую сумму объемов элементарных геометрических фигур УVi дет, на которые можно разбить заданную чертежом деталь:

V_дет = V₁+V₂+V₃-V₄-V_5.

В данной работе в соответствии с рисунком 1, деталь разбита на элементарные цилиндры, объемы которых равны, мм³

V_дет = рd_i²L_i/4.

Рис. 1. Схема разбивки на элементарные фигуры

 мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

мм³.

V_дет = 19396,2+19704,1+26389,4-5816,6-19974,3=39698,8 мм³.

М_дет= 39698,8•7,85•10^-6= 0,312 кг.

Назначение норм точности отливки.

Проектирование чертежа крышки литьем в песчано-глинистые формы по ГОСТ 26645-85. Принимая во внимание следующие данные: средняя сложность отливки, серийное производство (10000 шт./год), материал отливки - сталь термообрабатываемая (сталь 20Х) с наибольшим габаритным размером, лежащим в интервале до 100 мм. Вид песчаной литейной формы - литье в песчано-глинистые сырые формы из смесей с влажностью от 3,5 до 4,5% и прочностью 60-120 кПа с уровнем уплотнения до твердости не ниже 70 единиц (ПФ6).

По табл. 9 выбираем диапазон КЛАССОВ РАЗМЕРНОЙ ТОЧНОСТИ 9т-13, а с учетом примечания 1 окончательно принимаем класс размерной точности отливки 11т (КР 11т).

По табл. 10 по отношению наименьшего размера детали к наибольшему определяем СТЕПЕНЬ КОРОБЛЕНИЯ ПО ЕЕ ЭЛЕМЕНТУ. Таким элементом является внутренний цилиндр (d = 34 мм и L = 43 мм).

Для отношения d/L= 0,79 с учетом разовой формовки и термообработки отливки попадаем в интервал 4-7, а в соответствии с примечанием 1 принимаем 5-ю степень коробления (СК 5).

По табл. 11 определяем диапазон СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВКИ 12-19 и с учетом примечания окончательно принимаем 15-ю степень точности поверхностей (СП 15).

По табл. 12 определяем значение ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТЛИВКИ для 15-й степени точности ее поверхности не более Ra= 50 мкм; допуск неровностей по табл. 3 составляет 1,2 мкм, поля допусков (±0,6 мкм).

По табл. 13 определяем КЛАСС ТОЧНОСТИ МАССЫ ОТЛИВКИ 7-15 и с учетом примечания принимаем класс точности массы 11т (КМ 11т).

Назначаем ДОПУСКИ НА КАЖДЫЙ РАЗМЕР ОТЛИВКИ Ti отл по табл. 1. Полученные значения занесем в табл. 3.

ДОПУСКИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ Тф отл по табл. 2. Полученные значения занесем в табл. 3.

Определим ОБЩИЕ ДОПУСКИ ЭЛЕМЕНТОВ ОТЛИВКИ Тобщ отл - табл. 16. Полученные значения занесем в табл. 3.

Определяем РЯД ПРИПУСКОВ на обработку отливок по табл. 14 для 15-й степени точности поверхностей отливки принимаем 8-й ряд припусков (РП 8).

Рассчитаем отношение допуска на размер детали и допуска на размер отливки Тi д/Тi отл. Рассчитаем отношение допуска формы и расположения поверхности детали и допуска формы и расположения поверхности заготовки Тф д / Тф отл. Полученные данные занесем в табл. 3.

Определим ВИД ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ из табл. 7 и 8 по вычисленным значениям Т= T_{i д} / T_iотл и Т_ф= T_{ф д} / T_{ф отл}. Из определенных видов окончательной механической обработки выбираем наиболее точный. Полученные данные занесем в табл. 3.

По общему допуску, ряду припусков (РП 8) и виду окончательной механической обработки определить ПРИПУСКИ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ табл. 6. Общие припуски на поверхности вращения и противоположные поверхности, используемые в качестве взаимных баз при обработке, назначаем по половинным значениям общих допусков отливки (Т _{общ отл}/2) на соответствующие диаметры. Значения занесены в табл. 3.

Рассчитаем размеры отливки, прибавляя к размерам детали или вычитая из размеров детали припуски на обработку. Данные в табл. 3.

D_отл = D + Z_общ = 56 + 2,1 = 58,1 мм;

L_отл = L + Z_общ = 43 + 2,9 = 45,9 мм;

d_отл = d + Z_общ = 42 + 2,1 = 44,1 мм;

d2_отл = d2+ Z_общ = 23 - 1,8 = 21,2 мм;

d4_отл = d4 + Z_общ = 34 - 2,1 = 31,9 мм;

d5_отл = d5+ Z_общ = 40 + 2,1 = 42,1 мм;

d6_отл = d6 + Z_общ = 45 + 2,1 = 47,1 мм;

l _отл = l + Z_общ = 14 + 2,5 = 16,5 мм;

l1_отл = l1+ Z_общ = 21 + 2,5 = 23,5 мм;

l2_отл = l2+ Z_общ = 22 + 2,5 = 24,5 мм;

S_отл = S+ Z_общ = 50 + 2,9 = 52,9 мм;

По полученным размерам рассчитать номинальную массу заготовки.

Номинальную массу заготовки Мзаг, кг, определяют по формуле:

Мзаг= Vотл•с?10^-9,

где Vотл - объем отливки с номинальными размерами, мм³;

с - плотность материала детали, кг/м³.

 мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

мм³.

V_отл = V_1отл+V_2отл+V_3отл-V_4отл-V_5отл = 25202,9+15642,1+32713,2-5824,3-19581,1= 48152,8 мм³.

М_заг= 48152,8•7,85•10^-6= 0,378 кг.

Рассчитаем коэффициент весовой точности по формуле

Квт = Мдет / Мзаг

Квт = 0,312/0,378= 0,825.

Чертеж отливки детали «Крышка» на стр.

2. Опишите способ изготовления поковки методом свободной ковки на прессах или молотах. Укажите виды операций, типы оборудования. Приведите ограничения по массе и габаритам, технологические режимы ковки в зависимости от вида материала. Проектирование поковки

Заготовку (кусок металла) предварительно нагревают до пластического состояния и подвергают многократной и прерывистой обработке ударами ручного или механизированного молота, либо силой давления специального ковочного пресса до получения заданной формы и размеров. Такой процесс называют свободной ковкой потому, что металл при деформировании течет свободно в направлениях, не ограниченных поверхностями инструмента. Необходимо помнить, что при этом меняются не только форма и размеры заготовки, но и структура металла и его механические свойства. У правильно откованного изделия механические показатели обычно выше, чем у литого. Изделие, получаемое в процессе ковки, называется поковкой.

Свободная ковка может быть машинной или ручной. Прежде всего свободная ковка может применяться для того чтобы улучшить структуру и качество металла. Структура в результате этого метода делается мелкозернистой и принимает волокнистое строение.

Ручная ковка применяется сравнительно редко, главным образом в ремонтных мастерских, где изготавливают небольшие поковки. Машинная ковка осуществляется на ковочных молотах и прессах при серийном производстве.

Ручная ковка. Основными операциями свободной ковки является осадка, протяжка, прошивка, гибка, закручивание, рубка и др.

Осадка - ковочная операция, при которой уменьшается высота заготовки за счет увеличения поперечных размеров. Поковки дисков, зубчатых колес и подобных им деталей изготовляют только осадкой. Осадка производится бойками или осадочными плитами.

Протяжка - это увеличение длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Если поковка должна иметь достаточно высокие механические качества во всех направлениях, то она вначале осаживается, а потом протягивается. Протяжку применяют для изготовления тяг, рычагов, колонн, валов и т.д.

Прошивка. Чтобы в поковке получить сквозное отверстие, применяют прошивку. Для этого поковку нагревают, укладывают над отверстием в наковальне и по установленному сверху пробойнику наносят удары. Отверстие пробивается сначала с одной стороны заготовки, а затем с другой. Отверстия диаметром до 400… 500 мм прошивают сплошным прошиванием с применением подкладного кольца.

Гибка. Заготовке придают изогнутую форму в подкладных штампах и соответствующих приспособлениях.

Закручивание осуществляется так: например, одно колено поковки вала зажимают бойками молота, а на другое надевают массивную вилку, конец которой медленно поворачивают.

Рубка - операция, заключающаяся в отделении одной части нагретой заготовки от другой с помощью кузнечного топора.

Машинная ковка. Она имеет большие преимущества перед ручной, так как позволяет изготовлять поковки большой массы в любом количестве и с более высокой точностью. Машинная ковка производится с помощью молотов, ковочных машин и прессов.

Небольшие и средние поковки изготовляют под молотами, крупные - на прессах.

Основными типами молотов для ковки являются пневматические и паровоздушные.

Ковочные прессы в зависимости от вида энергоносителя и способов приведения их в действие разделяют на гидравлические, парогидравлические и механические прессы.

Технологический процесс ковки:

- в зависимости от массы поковки выбирают вид заготовки - слиток или прокат;

- в зависимости от формы и сложности поковки выбирают операции ковки и назначают последовательность их выполнения, выбирают необходимые для ковки инструменты и приспособления;

- в зависимости от химического состава стали назначают температурный интервал ковки, выбирают режимы нагрева заготовки и охлаждения поковки и нагревательную печь. Для поковок массой до нескольких сотен килограммов в качестве исходной заготовки применяется прокат и используются ковочные молоты. Поковки типа валов массой 0,7… 1,5 т можно ковать на молотах из слитков углеродистой стали. Слитки массой 100 кг и более из высоколегированных сплавов также куются на молотах, более тяжелые слитки обрабатываются на прессах.

Разработаем поковку детали «Крышка» рис. 2. способом свободной ковки на молотах. Определим припуски на обработку и разработаем чертеж поковки в соответствии с ГОСТ 7829-70 для поковок изготовляемых свободной ковкой на молотах.

Рис. 2. Упрощенный эскиз детали «Крышка»

Деталь «Крышка» можно разделить на два типа поковок в соответствии с формой и соотношением размеров поковки по ГОСТ 7829-70 табл. 1:

1) Поковка типа раскатных колец рис. 3.

Эскиз поковки раскатного кольца

2) Втулки с уступами сплошные и с отверстиями, изготовляемые в подкладных кольцах рис. 4.

Рис. 4. Эскиз поковки втулки с уступами

1) Назначим припуски и предельные отклонения для поковок типа раскатных колец.

Припуски и предельные отклонения назначаются по табл. 8 ГОСТ 2829-70:

- на наружный диаметр D=d=42 мм припуск и предельные отклонения (9±3) мм;

- на внутренний диаметр d=d₂=23 мм припуск и предельные отклонения (12±3) мм;

- на высоту H=l=14 мм припуск и предельное отклонение (6±2) мм.

Размеры поковки: D=d=51±3 мм; d=d₂=11±3 мм; H=l=20±2 мм.

2) Назначим припуски, основные и дополнительные, и предельные отклонения для поковок типа втулок с уступами, сплошных и с отверстием, изготовляемых в подкладных кольцах ГОСТ 7829-70 по табл. 12 и табл. 3.

Основные припуски и предельные отклонения на размеры по табл. 12.

Таблица 4

Размеры детали, мм	Припуски и предельные отклонения (д ± Д/2), мм	Размеры поковки, мм
	7 ± 2	63 ± 2
	13 ± 2	21 ± 2
	7 ± 2	29 ± 2
	7 ± 2	15 ± 2

Дополнительный припуск на несоосность назначают по табл. 3 ГОСТ 7829-70 на диаметр ступицы, так как выполняется условие:

, т.е. 56х8<45 (22-8).

Отверстие в поковке выполнимо, так как:

.

Допускается боковая сфера, размеры которой не контролируются:

.

Окончательные поковочные размеры показаны на чертеже стр. 16.

Находим коэффициент весовой точности:

Квт = Мдет / Мзаг,

где Мзаг= Vотл•с?10^-9

мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

мм³.

V_отл = V_1заг+V_2заг+V_3заг-V_4заг-V_5заг = 40835,7+46734,9+54950-1899,7-10039,4= 130581,5 мм³.

М_заг= 130581,5•7,85•10^-6= 1,025 кг.

Квт=0,312/1,025=0,304.

3. Методы очистки заготовок от формовочной смеси и окалины

Окалину удаляют травлением, абразивным, газопламенным, вибрационным, пескоструйным, дробометными способами очистки или галтовкой.

Травление выполняют в растворах серной, соляной и азотносоляной кислот.

Заготовки и паковки очищают от грязи и песка, после чего укладывают в специальные скобы из кислотоупорного материала. Между рядами заготовок (поковок) укладывают деревянные и кислотоупорные прокладки. Протравленный металл тщательно промывают водой.

При абразивном способе удаления окалину сошлифовывают с поверхности заготовок по спирали. При газопламенном способе удаления окалины поверхность металла нагревают многосопловыми горелками. В случае применения вибрационного способа удаления окалины заготовку подвергают вибрации в механическом или электрическом вибраторе.

4. Назначьте термическую обработку заготовок, режимы и опишите назначение данного вида термообработки

20Х - сталь конструкционная низколегированная.

Термообработка: Нормализация 880°С.

Температура ковки,°С: начала 1260, конца 750, затем заготовка охлаждается на воздухе.

Нормализация

Она заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 50 С, а эвтектоидной стали выше Аст также на 50 С, непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждений на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковке или штамповке. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получении более высокой чистой поверхности. Нормализация проходит при температуре 880 С с последующим охлаждением на воздухе.

5. Способ изготовления заготовки штамповкой. Разработка чертежа заготовки

Штамповка - процесс пластической деформации металла с изменением формы и размеров заготовки. Существуют два основных вида штамповки - листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает использование в качестве заготовки металлического листа (обычно до 6 мм). При использовании нелистовой заготовки, штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы - устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

Холодная листовая штамповка.

Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).

Горячая объёмная штамповка

Горячая объёмная штамповка - это вид обработки металла давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента - штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

Современное штамповочное производство оснащается новым оборудованием, представляющим собой автоматизированные и роботизированные комплексы, автоматы, уникальные кузнечно-прессовые машины, специальное оборудование, но основным оборудованием штамповочного производства остаются прессы. Кузнечно-прессовые машины делятся на пять групп: молоты; гидравлические прессы; кривошипные машины ротационного типа; импульсно-штамповачные машины. Объемной штамповкой получают поковки разнообразной формы массой от нескольких граммов до 400 кг.

На рисунке приведена схема штампа с пружинным буфером для холодной листовой штамповки.

Рис. 5. Схема конструкции штампа

Разработаем чертеж заготовки детали «Крышка» методом горячей штамповки по ГОСТ 7505-89.

Деталь представляет собой осесимметричное тело вращения, материал - хромистая легированная сталь 20Х ГОСТ 4543-71 с содержанием углерода до 2% и хрома до 1%. Механические свойства: , , твердость по Бринеллю в отпущенном состоянии не более 179 НВ. Термообработка - нормализация. Группа поковки II по ГОСТ 8479-71. При и годовом объеме выпуска тип производства - мелкосерийное. Поэтому выбираем штамповочное оборудование пневматический штамповочный молот, тип штампа - открытый, способ нагрева исходной заготовки - пламенный.

Допуски, припуски и кузнечные напуски устанавливаются в зависимости от конструктивных характеристик поковок, приведенных в табл. 1 ГОСТ 7505-89 и определяются исходя из шероховатости поверхности детали, изготовляемой из поковки, а также в зависимости от величины размеров и массы поковки.

1) Определим исходный индекс поковки.

Класс точности поковки. По справочной таблице выбираем класс точности поковки, для закрытой молотовой поковки при пламенном нагреве рекомендуется класс точности Т5.

Группа стали. Материал поковки - Сталь 20Х. Средняя массовая доля углерода в этой марке - 0,2%, суммарная массовая доля легирующих элементов - не более 2%. Устанавливаем группу стали М1.

Расчетная масса поковки. Масса рассчитывается по формуле:

,

где - масса поковки;

- масса детали;

- коэффициент приведения.

Степень сложности поковки. Чтобы определить степень сложности поковки, необходимо определить отношение массы поковки к массе описывающей фигуры -

,

где - объем описывающей фигуры

- плотность стали 20Х

Масса описывающей фигуры

- по справочной таблице определяем степень сложности С2.

По таблице исходного индекса поковки определяем индекс 9.

2) Назначение основных припусков и допусков.

Основные припуски на механическую обработку поковок устанавливаются в зависимости от исходного индекса, линейных размеров и шероховатости поверхности детали. Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковки назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров поковки.

Таблица 5

Размер детали	Основ. припуск	Дополн. припуск	Номинальные размеры поковки	Допуск. отклон.	Размеры поковки (ГОСТ)
D=56	1,0	0,2	56+2Ч(1,0+0,2)=58,4		58,4
d6= 45	1,0	0,2	45+2Ч(1,0+0,2)=47,4		47,4
d4=34	1,4	0,2	34-2Ч(1,4+0,2)=30,8		30,8
d2=23	1,4	0,2	23-2Ч(1,4+0,2)=19,8		19,8
d= 42	1,0	0,2	42+2Ч(1,0+0,2)=44,4		44,4
L=43	1,0	0,4	43+2Ч(1,0+0,4)=45,8		45,8
l=14	1,4	0,4	14+2Ч(1,4+0,4)=17,6		17,6
l1=21	1,4	0,4	21+2Ч(1,4+0,4)=24,6		24,6
l2=22	1,4	0,4	22+2Ч(1,4+0,4)=25,6		25,6

Дополнительный припуск для диаметральных величин: смещение по плоскости разъема штампа 0,2 мм.

Дополнительный припуск линейных размеров: отклонение от плоскостности 0,4 мм.

Полость d₂=19,8<30 мм при горячей штамповки не выполняют из-за низкой стойкости знаков.

Величина углубления l₂=0,8• d₄=0,8•30,8=24,6 мм.

3) Назначение штамповочных уклонов.

Для облегчения извлечения поковки из ручья на все поверхности, перпендикулярные плоскости разъема, назначаются штамповочные уклоны.

Штамповочные уклоны назначаются по ГОСТ 7505-89 на все вертикальные поверхности поковки. Поэтому, в соответствии с ГОСТ 7505-89, при штамповке на штамповочном молоте, мы выбираем величину штамповочных уклонов б =7є - для внешних, для внутренних в = 10є.

Радиусы закругления наружных углов равен 2,0 мм, внутренних углов - 5 мм.

Чертеж заготовки штампованной на стр.

Коэффициент весовой точности:

Квт=Мдет / Мзаг

Квт=0,312/0,468=0,666.

Разработаем чертеж заготовки полученной из листового проката.

Для изготовления детали требуется 3 штамповочных операции: вытяжка, вырубка по контуру, пробивка фигурного отверстия.

1) Качество поверхности заготовки из проката должно быть получено с шероховатостью Ra=6,3 мкм, для этого назначаем механическую обработку наружных поверхностей по табл. 3 МУ: черновая обработка лезвийным инструментом детали за одну операцию.

Для обработки наружных поверхностей шероховатостью Ra=2,5 мкм - предварительное шлифование за несколько операций.

Обработка отверстий: чистовое растачивание.

2) По таблице 6 определяем припуск на обработку наружных торцевых поверхностей ДУ.

Z=1,6 мм припуск с одной стороны, с двух сторон ДУ=3,2 мм.

3) По таблице 8 МУ определяем припуск на сторону листовых заготовок при газовой резке b.

Резка: полуавтомат; номинальный размер, мм: 20-1000; толщина листа, мм: 10-25.

Припуск на сторону b= 5 мм.

4) По таблице 9 МУ определим припуск на обработку внутренних цилиндрических поверхностей 2а при чистовом растачивании.

Диаметр отверстия d4= 34 мм, длина отверстия l2= 22 мм, припуск 2а= 1,3 мм.

Диаметр отверстия d2= 23 мм, длина отверстия l= 14 мм, припуск 2а= 1,2 мм.

5) Рассчитываем толщину листа с учетом припуска на механическую обработку и припуска на газовую резку по формуле:

h= 43+2•(3,2+5)=59,4 мм,

В соответствии с ГОСТ 19903-74 принимаем толщину листа h= 60 мм.

6) Исходя из толщины листа и марки стали 20Х по сортаменту на сталь листовую горячекатанную (ГОСТ 19903-74 и 19904-90) определим параметры листа и его массу mлиста.

Ширина: 1250 мм, длина: 2500 мм, масса 1м²: 471 кг.

7) Вычисляются диаметры заготовки по формулам: наружный ; внутренний

мм,

мм,

мм,

мм,

мм.

Припуск торцевых поверхностей буртика табл. 6 МУ (Ra=2,5, метод обработки - шлифование) Zб=0,3 мм припуск с одной стороны, с двух сторон ДУб=0,6 мм.

8) Рассчитаем площади: заготовки и листа. В зависимости от производственной программы определим количество листов.

Sзаг= рDзаг²/4= 3,14•(56+2,8+5)²/4= 3195,3 мм²=3,195 м²

Sлис= 1250х2500= 3125000 мм²= 3125 м²

Производственная программа: 10000 шт./год.

Количество деталей получаемых из одного листа:

n= Sзаг/Sлис= 3125000/3195,3= 977 шт.

Количество листов для производственной программы 10000 шт./год:

N=10000/977= 11 шт.

9) Вычисляем массу всего необходимого материала по формуле:

М_им=mлистаЧN

Mлиста= 471•3125=1471875 кг.

М_им= 1471875•11=16190625 кг.

10) Находим коэффициент использования материала:

Ким=МдетЧn/Мим

Ким= 0,312•977/16190625= 0,000018827.

11) Находим коэффициент входа годного:

Квг=МзагЧn/Мим;

где Мзаг=VзагЧ с.

= 33113,184+29407,356+53666,525 - 1705,133 - 9546,263=104935,669 мм³

Мзаг=104935,669 •7,85•10^-6= 0,824 кг.

Квг=0,824•977/16190625= 0,000049723.

12) Находим коэффициент весовой точности:

Квт=Мдет / Мзаг

Квт=0,312/0,824= 0,378.

6. Сравним полученные заготовки (отливку, поковку, штамповку, заготовку из проката) по коэффициенту весовой точности

Таблица 6

Способ производства заготовок	Квт
Литье в песчано-глинистые формы	0,825
Свободная ковка	0,319
Штамповка на молотах	0,666
Прокат	0,378

Коэффициент весовой точности выше у литья в песчано-глинистые формы. Благодаря низкой себестоимости, универсальности процесса, быстрой подготовке производства и с учетом того, что производство (10000 шт./год) среднесерийное и качество поверхности Rz 40 (к отливке не предъявляются особые технологические требования), целесообразно получить заготовку именно этим способом. Марка стали 20Х идеально подходит для изготовления отливок.

Штамповка: данный метод наиболее эффективен при крупносерийном производстве деталей массой от нескольких граммов до нескольких тонн. Из поковок изготовляемые штамповкой можно получить заготовку средней сложности при хорошем качестве поверхности и точности поверхности.

Прокат: низкий коэффициент использования материала, большая стоимость механической обработки для придания требуемых свойств материала необходимо проводить термообработку.

Свободная ковка: сложность получения необходимой заготовки, низкое качество и точность поверхности коэффициент весовой точности поковок не превышает 0,4.

7. Методы контроля качества

Дефекты в отливках (газовые раковины, усадочные раковины, ужимины, горячие трещины, пригар, пористость) образуются в результате нарушения технологического процесса, неудовлетворительного качества исходных материалов и др.

Основными способами оценки качества отливок являются: разметка, внешний осмотр, травление, гидравлическое испытание. Применяются также ультразвуковая, магнитная, рентгено- и гамма-дефектоскопия. Для определения механических свойств материала отливок могут отливаться пробные образцы.

Эти неразрушающие методы контроля в последнее время получили широкое применение как в массовом, так и в серийном производстве.

Магнитная дефектоскопия. В машиностроении широко применяются магнитные методы контроля для выявления мельчайших трещин, шлаковых включений и других дефектов, расположенных на незначительной глубине или частично выходящих на поверхность.

Магнитная дефектоскопия позволяет производить сплошную проверку качества ответственных отливок вместо выборочной проверки, связанной с разрезкой или порчей деталей. Этот способ основан на том, что в намагниченном изделии магнитный поток способен частично рассеиваться при встрече препятствий типа трещин, неметаллических включений и др.

Для выявления дефектов, расположенных вблизи поверхности отливки, ее зачищают, а проверяемую деталь намагничивают. В месте нахождения дефекта магнитный поток рассеивается и выходит на поверхность. Намагниченную поверхность детали поливают суспензией в виде жидкости, в которой во взвешенном состоянии находится магнитный порошок. В качестве жидкости чаще всего применяется минеральное масло, керосин или мыльный раствор. Оседающий на поверхности отливки порошок втягивается в область неоднородности вышедшего на поверхность магнитного потока (на месте дефекта отливки) и располагается в виде характерных полос или замкнутых линий. Поверхность отливки предварительно очищается дробью или металлическим песком, чтобы по ней могла свободно стекать эмульсия. Для выявления дефектов на деталях с темной поверхностью могут применяться окрашенные порошки. После испытания отливку необходимо размагнитить. Для намагничивания и размагничивания деталей и для проведения магнитного контроля наша промышленность выпускает различные типы стационарных и переносных магнитных дефектоскопов.

Методы исправления брака

Незначительные дефекты отливок исправляют заделкой замазками или мастиками, пропиткой различными составами, электрической или газовой сваркой.

Заделка замазками или мастиками - декоративное исправление мелких поверхностных раковин. Перед заполнением мастикой дефектные места очищают от грязи, обезжиривают. После заполнения исправленное место заглаживают, подсушивают и затирают пемзой или графитом.

Пропитывание применяют для устранения пористости. Отливки на 8…12 часов погружают в водный раствор хлористого аммония. Проникая в промежутки между кристаллами металла, раствор образует оксиды, заполняющий поры отливок.

Для устранения течи отливки из цветных металлов пропитывают бакелитовым лаком.

Газовую и электрическую сварку применяют для исправления дефектов на необрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины). Дефекты в чугунных отливках заваривают с использованием чугунных электродов и присадочных прутков, в стальных отливках - электродами соответствующего состава.

Устранение дефектов и брака достигается правильным выполнением технологических процессов прокатки, ковки и штамповки.

Способы устранения внешних дефектов поковок могут быть разделены на три группы. К первой группе относятся способы устранения дефектов путем снятия значительного внешнего слоя с поверхности поковки, ко второй - способы устранения дефектов дополнительным пластическим деформированием, к третьей - способы устранения окалины путем удаления либо только окисленного слоя, либо окисленного слоя и незначительного поверхностного слоя поковки.

С помощью способов первой группы, к которым относятся вырезка, вырубка и зачистка, удаляют такие дефекты, как трещины, плены, складки, зажимы.

Глубокие дефекты удаляют в горячем состоянии заготовки вырубкой специальным топором.

Зачистка абразивными кругами рекомендуется для удаления на мелких и средних по массе поковках (до 30 кг) разнообразных дефектов - трещин, плен, зажимов, заусенцев, образовавшихся при отрубке или пробивке отверстий, ненужных выступающих частей и др. Этот метод зачистки иногда также применяют для предварительной обработки базовых поверхностей на поковках. Крупные поковки зачищают с помощью переносных пневматических или электрических наждачных станков.

Дефекты в зависимости от их величины, а также от прочности, жесткости и габаритных размеров поковки могут быть устранены в холодном или горячем состоянии, на наковальне, в тисках, а при наличии на участке соответствующего оборудования - с помощью правильного ручного или небольшого гидравлического рихтовочного пресса.

К третьей группе относятся различные способы очистки от окалины. Наибольшее распространение в кузнечном производстве получили галтовка в барабанах, дробеметная и дробеструйная очистки, травление в ваннах, а также очистка вручную металлической щеткой.

Наружные трещины, появляющиеся при низких температурах ковки; при быстром охлаждении вследствие термических напряжений; при пережоге во время нагрева; при недоброкачественности исходной заготовки. Основной путь предупреждения появления трещин - соблюдение температурноскоростных условий нагрева и охлаждения при ковке.

Кривизна, возникающая вследствие неравномерного охлаждения в процессе ковки, неравномерного прогрева при осадке, а также при завышении длины заготовки относительно диаметра. Этот вид дефекта исправляют правкой в горячем состоянии.

Отклонение механических свойств устраняется при соблюдении рациональных режимов деформаций и термической обработки, указанных в технологических инструкциях.

Пережог - неисправимый брак.

Методы контроля механических и физико-химических свойств материала заготовки.

Механические свойства материалов определяют на специальных образцах, разрушающим методом.

Наиболее распространенными механическими характеристиками являются: твердость, пределы прочности и упругости, ударная вязкость.

Физико-химические показатели технологичности: температуры плавления и полиморфного превращения, модуль упругости, химический и фазовый состав сплава.

Заключение

В данной расчетно-графической работе были рассмотрены несколько способов получения заготовок и найден наиболее эффективный - способ литья в песчано-глинистые формы. Разработаны технологические процессы литья, свободной ковки на молотах, горячей объемной штамповки и изготовления детали из листового проката. Спроектированы чертежи отливки, поковки, штамповки и проката. Должным вниманием был охвачен контроль качества детали, методы устранения дефектов.

Список литературы

1. Проектирование заготовок в машиностроении: учеб. пособ./ В.А. Дмитриев. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 200. - 174 с., ил.

2. Производство заготовок: Методические указания для контрольных работ. /Сост. Н.А. Пестов, Ю.Ю. Кузнецова - Северодвинск: Севмашвтуз. - 2011 г. -15 с.

3. Производство заготовок в машиностроении М.Г. Афонькин, М.Р. Магницкая. - Л.: Машиностроение, 1987. - 256 с.

4. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под редакцией А.М. Дальского. - 5-е издание; исправленное. - М.:Машиностроение, 2004.-512 с., ил.

5. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюшин и др.; Под редакцией Г.П. Фетисова. - М.: Высшая школа, 2001.-638 с., ил.

6. Листовая штамповка. Атлас схем. Учебное пособие для вузов./ Мещерин В.Т.М.: Машиностроение. 1975.

7. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов.

8. ГОСТ 7062-90. Поковки из углеродистой и легированной стали.

9. ГОСТ 7829-70. Поковки из углеродистой и легированной стали.

10. ГОСТ 7505-55 Допуски и припуски на поковки, изготовляемые методом горячей объемной штамповки.

11. ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.

Размещено на Allbest.ru