Выбор материала и технология термической обработки при изготовлении детали

Допустимые расстояния между моделями и элементами формы:

- От верха модели до верха опоки-60мм;

- От низа модели до низа опоки-60мм;

- От модели до стенки опоки-от кромки стояка до стенки опоки - 50 мм;

- От кромки шлакоуловителя до кромки модели - 30 мм.

Размеры опок:

- Длинна нижней опок принимаем L = 500мм;

- Длинна верхних опок принимаем B = 450мм;

- Высота нижней опоки принимаем H = 150мм;

- Высота верхней опоки принимаем = 125мм.

2.5.3 Расчет элементов литниковой системы

Литниковая система - это система каналов, предназначенная для подвода расплавленного металла и полость литейной формы и питания отливки при затвердевании.

Литниковая чаша предназначена для приема жидкого металла из ковша и удержания шлака, попавшего вместе с металлом в чашу.

Литниковая воронка представляет собой расширение верхней части стояка и предназначена для приема жидкого металла.

Литниковый стояк - вертикальный канал для подачи жидкого металла из чаши к другим элементам системы. Стояк выполняют в верхней полуформе с конусностью до5є.

Шлакоуловитель служит для распределения металла из стояка по питателям и улавливания шлаков, движущихся вместе с жидким металлом. Он имеет трапецеидальную форму и расположен в верхней полуформе. Питатель - это литниковый канал предназначен для подвода жидкого металла в полость формы. Питатель выполняют по разъему в нижней полуформе.

Выпор предназначен для выхода газов из полости формы, питания отливки при затвердевании и облегчения контроля заполнения формы. Количество выпоров зависит от размеров и конфигурации отливки, а устанавливают их в самых высоких точках верхней полуформы.

Литниковая система оказывает существенное влияние на качество отливки и расход металла.

Вначале рассчитывается наиболее узкое сечение литниковой системы. Для сужающей системы, наиболее часто используемой при литье в песчаные формы, узким сечением является питатель, суммарная площадь которого определяется по эмпирической формуле (2.4), проведем расчет величины F:

(2.4)

Где - коэффициент расхода металла (для чугунного литья равен 0,27…0,55).Принимаем = 0,4;

g - ускорении свободного падения(g = 9,83 м/с);

- продолжительность заливки, которая определяется по формуле (2.5), проведем расчет величины :

(2.5)

Где - коэффициент, учитывающий толщину стенки отливки, = 2,2

Расчетный напор зависит от размеров отливки и расположения верхней опоки, по формуле (2.6), проведем расчет величины :

(2.6)

где Н_ст - максимальный напор, Н_ст = 75мм (высота верхней опоки);

h_b - высота над уровнем питателей, h_b = 106мм;

h_o - полная высота отливки, h_o = 0мм.

Площади остальных элементов литниковой системы определяются из следующих соотношений.

Для чугунных отливок: F_ст: F_шл: F_пит = 1,15:1,1:1,0.

Литниковая чаша правильной формы тормозит металл по пути в форму, успокаивает потоки, улавливает шлаки и содействует выделению газов из металла в момент заливки. Внутренние размеры чаши устанавливаются из следующих соотношений. По формуле (2.7) проведем расчет величины В:

(2.7)

Где d_ст - диаметр стояка, мм. По формуле (2.8), проведем расчет величины d_ст:

d_{ст = ,} (2.8)

_,

Тогда .

Длина чаши .

Высота чаши .

Сечение выпора и стояка, как и их площади равны:

Высота h = 16мм;

Длина нижнего основания В = 40мм;

Длина верхнего основания А = 35мм.

2.6 Определение массы стержня и формовочной смеси

Массу стержня определяют по формуле (2.8), проведем расчет величины :

(2.9)

Где -плотность стержневой смеси, = 1700кг/м

-объем стержня, мм

.

Массу формовочной смеси, необходимую для изготовления формы, определяют по формуле (2.10),проведем расчет величины Q₄:

Q₄ = (V₃ - (V+V₁+V₂)) (2.10)

где - V,V₁,V₂,V₃ - объемы отливки стержня, литниковой системы и опок, м³;

- плотность уплотненной формовочной смеси; с₂ = 1700 кг/м³. По формуле (2.11),проведем расчет величины :

; (2.11)

.

2.7 Оценка технико-экономической эффективности

Одним из наиболее важных показателей технико-экономической эффективности технологического процесса, позволяющих оценить его совершенство, является удельный расход жидкого металла на получение отливки с учетом потерь на литниковую систему.

Удельный расход жидкого металла определяется по формуле (2.12), проведем расчет величины К:

, (2.12)

Где Q₂ - масса литниковой системы, кг, определяется по формуле: (2.13),проведем расчет величины Q₂ :

(2.13)

Где - суммарный объем всех элементов системы.

Вывод: по разработанному технологическому проекту изготовления отливки маховика автомобиля ГАЗ-53А в песчаную форму удельный расход жидкого чугуна составляет 83,3%, что больше, чем средний удельный расход чугуна (75%) в машиностроении.

3. Определение режимов резания при механической обработке отливки деталей машин лесного комплекса

3.1 Выбор режущего инструмента

Для расточки глухого отверстия (d = 140 мм, L = 18,5 мм) выбирается расточный резец с главным углом в плане ц = 91°.Для расточки отверстия с уступом в детали из чугуна СЧ20 с глубиной резания t = 0 мм, и твердостью 170 HB выбирается материал режущей части резца твердый сплав BK6.

Материал корпуса резца - сталь 45,сечение державки 20х30, длина 200 мм. Геометрические элементы выбираются по таблице 3.1 [23]:ц = 60°, = 10°,Y = 15°,d = 10°,r = 1,0 мм.

- главный угол в плане (влияет на чистоту обработанной поверхности и на износ инструмента);

- вспомогательный угол в плане, влияющий на шероховатость поверхности уменьшается и увеличивается прочность вершины резца и снижает его износ);

Y - главный передний угол, оказывающий влияние на процесс режима резания (с его увеличением уменьшается деформация срезанного слоя, снижается усилие резания и расход мощности);

d - главный задний угол (уменьшает трение между задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, уменьшает износ инструмента увеличение угла снижает прочность режущего лезвия);

r - радиус при вершине резца (уменьшает шероховатость обработанной поверхности).

3.2 Выбор подачи

Подача S - величина, перемещения режущей кромки резца в направлении движения подачи в единицу времени или за один оборот заготовки. В зависимости от чистоты обработки поверхности заготовки подача выбираются по таблице 3.4 [23]; при глубине резания t = 0,8 мм S = 0,35мм/об.

По паспортным данным станка определяется действительная подача S = 0,35 мм/об. Станок 1К62

3.3 Определение скорости резания

Определение скорости резания производится по формуле (3.1),проведем расчет величины :

(3.1)

- скорость резания, м/с;

- общий коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемой заготовки;

m, x_v ,y_v- степенные показатели, влияющие на скорость резания, определяются по таблице 3.5 [23];

C_v = 292,при S = 0,35мм/об;

x_v = 0,15;

y_v = 0,10;

m = 0,2;

Т - стойкость резца, Т = 60мин;

- общий поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов, учитывающих изменение условий обработки. Определяется по формуле (3.2), проведем расчет величины :

, (3.2)

Где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на скорость резания. Определяется по формуле (3.3),проведем расчет величины :

= (3.3)

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества заготовки на скорость резания, = 0,75;

- поправочный коэффициент, учитывающий изменение вспомогательного угла в плане, = 0,7;

- поправочный коэффициент, учитывающий изменение главного угла в плане, = 1,0;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние сечения державки резца = 0,73;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала режущего инструмента на скорость резания , = 0,94.

Подставляя известные значения, получим:

По рассчитанной скорости резания определяется частота вращения шпинделя. Определяется по формуле (3.4),проведем расчет величины :

(3.4)

Где - частота вращения шпинделя, об/с;

d - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Полученная частота вращения корректируется по паспортным данным станка, при этом паспортная величина должна быть больше расчетной величины .

Действительная скорость резания определяется по формуле (3.5), проведем расчет величины :

(3.5)

3.4 Определение силы резания

Вертикальная составляющая силы резания (P_z H_,) действует в плоскости резания в направлении главного движения и определяется по формуле (3.6), проведем расчет величины :

(3.6)

где C_p = общий коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала C_p = 92

Степенные показатели Х_р, Y_р, Z_р

Х_р = 1,0;

Y_р = 0,8;

Z_р = 0.

К_р - общий поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов, учитывающих изменение условий обработки. Определяется по формуле (3.7), проведем расчет величины :

(3.7)

где K_m - поправочный коэффициент, учитывающий изменение механических свойств обрабатываемого материала на силу резания. Определяется по формуле (3.8), проведем расчет величины :

(3.8)

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние углов заточки резца на силу резания,

3.5 Определение мощности резания

Мощность резания определяется по формуле (3.9), проведем расчет величины :

(3.9)

где P_Z = 29,98 H - сила резания,

V_g = 1,1 м/с - скорость резания.

Проверяем расчетное значение мощности по мощности привода при условии . Мощность на шпинделе определяется по формуле (3.10), проведем расчет величины :

(3.10)

где N_М = 0,39 кВт - мощность двигателя,

= 0,75 - коэффициент полезного действия.

.

Условие выполняется.

3.6 Определение машинного времени

Для обработки машинное время определяется по формуле (3.11), проведем расчет величины :

(3.11)

Где - машинное время обработки, с;

L - расчетная длина, мм. Определяется по формуле (3.12), проведем расчет величины L:

L = l+a+b, (3.12)

l = 18,5 мм - длина обрабатываемой поверхности,

а - величина врезания, мм. Определяется по формуле (3.13), проведем расчет величины а:

а = t ctg ц; (3.13)

а = 0,8 ctg 60 = 1,38 мм;

b - величина перебега резца, b = 1 мм;

i - число проходов, i = 1.

[23]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая курсовая работа выполнена в соответствии с требованиями стандарта предприятия СТП ВГЛТА 02.01.2004. Курсовое проектирование. Организация, порядок проведения, оформление пояснительной записки и графической части.

Пояснительная записка курсовой работы содержит 56 с. 3 табл., 2 рис., 5 чертеж, 23 библиогр. источника.

В курсовой работе имеется 3 раздела:

Раздел 1. обоснование выбора материала и технологий термической обработки деталей машин лесного комплекса.

Раздел 2. Разработка технологического процесса изготовления отливки в разовой форме для деталей машин лесного комплекса.

Раздел 3. Определение режимов резания при механической обработке отливок для деталей машин лесного комплекса.

На основе выполнения технического задания по разделу 1 получены следующие выводы:

1. Обоснована целесообразность применения серого ферритного чугуна марки С418 для изготовления картера распределительных шестерен двигателя СМД-14Б трелевочного транспорта ТДТ-55;

2. Обоснована технология термической обработки отливки из серого чугуна для получения заданной детали. Отливки подвергают отжигу в среднетемпературной толкательной электропечи сопротивления непрерывного действия типа СТ3-6.48.4/7;

Контроль температуры нагрева заготовок в печи следует осуществлять с помощью термоэлектрического пирометра с использованием термопар типа ТХК-040Т. Для контроля качества термообработки заготовок в цехе должен быть установлен пресс Бринелля.

На основе выполнения технического задания по разделу 2 получен один вывод:

4. разработан технологический процесс изготовления отливки в разовой форме для маховика автомобиля ГАЗ-53А. Технико-экономическая эффективность разработанного метода составила 83,3%, при этом масса отливки равна 20,96 кг, масса стержня равна 1,75 кг, масса формовой смеси - 83,147 кг.

На основе выполнения технического задания по разделу 3 получен один вывод:

5. Рассчитаны режимы резания при машинной обработке отливок для деталей машин лесного комплекса. Для обработки заданного глухого отверстия выбран расточный резец из твердого сплава ВК6, принятая подача равна 0,35 мм/об, скорость резания -1,17 м/с, сила резания 25.9Н, мощность резания 0,2799 кВт, машинное время, требуемое для всего технологического процесса-22,4 с.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Стандарт предприятия СТП ВГЛТА 02.01.2001. Курсовое проектирование. Организация, порядок проведения, оформление пояснительной записки и графической части [Текст]/ В.С. Мурзин, Ю.М. Бреев, А.Г. Высокий,

А.И. Новиков. - Взамен СТП ВЛТИ 02.01.1988; введ. 2005-01-01.- Воронеж. Госуд. Лесотехн. Акад., 2004.-60 с.

2. Геллер, Ю.А. Материаловедение [Текст]: учебник/ Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт.- М.: Металлургия, 1989.-456 с.

3. Технология конструкционных материалов [Текст]: учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дальский [и др.], - М.: Машиностроение, 1985.- 448 с.

4. Станчев, Д.И. Конструкционные материалы для лесных машин [Текст]: учеб./ Д.И. Санчев.- Воронеж: ВГУ, 1982.-172 с.

5. Новиков, И.И. Теория термической обработки металлов [Текст]: учебник для ВУЗов / И.И. Новиков. - М.: Металлургия, 1986.-480 с.

6. Высоцкий А.Г. К обоснованию выбора конструкционных материалов в лесном машиностроении [Текст] / А.Г. Высоцкий, Д.И. Станчев, В.В. Шабанов // межвуз. Сб. науч. Тр. Вып.2; под ред. Проф. В.И. Посметьева; Фед. Агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА».- Воронеж, 2007.- с. 3-13.

7. Роговцев, В.Л. Устройство и эксплуатация транспортных средств [Текст]: учеб. / В.Л. Роговцев, А.Г. Пузаников, В.Д. Ольфилд.- М.: Транспорт, 1990.-430 с.

8. Еремеев, Н.С. Проблемы качества и конкурентоспособности лесных машин [Текст] / Н.С. Еремеев, В.И. Игнатов, В.П. Токавин.- М.: Лесная промышленность, 2003.-№2-с.2-4.

9. Барановский, М.А. Технология металлов и других конструкционных материалов [Текст] / М.А. Барановский и др. - Минск: Высшая школа, 1973.-528 с.

10. Косенко, Б.Ф. Тракторы [Текст] / Б.Ф. Косенко, Б.П. Тюркин.- Л.: Лениздат, 1968.-504 с.

11. Аблонский, Е.И. Трелевочные тракторы [Текст]: учеб./ Е.И. Аблонский, А.В. Муравцев.- М.: Лесная промышленность, 1972.-224 с.

12. Лахтин, Ю.М. Материаловедение [Текст] / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева.- М.: Машиностроение, 1990.-538 с.

13. Гиршович, Н. Г. Справочник по чугунному литью [Текст] / Н.Г. Гришович.- Л.: Машиностроение, 1978.-758 с.

14. Лакедемонский, А.В. Материалы для карбюраторных двигателей [Текст] / А.В. Лакедемонский, Ю.Е. Абраменко.- М.: Машиностроение,1969.-223 с.

15. Шебатинов, М.П. Высокопрочный чугун в машиностроении [Текст] / М.П. Шебатинов, Ю.Ж. Абраменко, Н.И. Бех. - М.: Машиностроение, 1998.- 254 с.

16. Федосеев, О.В. Устройство двигателей трелевочных тракторов [Текст] / О.В. Едосеев.- М.: Лесная промышленность, 1979.-201 с.

17 Журавлев, В.Н. Машиностроительные стали: справочник [Текст] / В.Н. Журавлев, О.Н. Николаева. - М.: Машиностроение, 1992.-480 с.

18. Ассонов, А.М. Технология термической обработки деталей машин [Текст] / А.М. Ассонов.- М.: Машиностроение, 1969.-263 с.

19. Васильев, Е.А. Отливки из ковкого чугуна [Текст] / Е.А. Васильев.- М.: Машиностроение, 1976.-240 с.

20 Фиргер, И.В. Термическая обработка сплавов [Текст] / И.В. Фиргер.- Л.: Машиностроение, 1982.-304 с.

21. Рустем, С.П. Оборудование и проектирование термических цехов [Текст] / С.П. Рустем. - М.: Машиностроение, 1962.-588 с.

22. Кроха, В.А. Технология конструкционных материалов [Текст]: метод. Указания к выполнению лабораторных работ по разделу «Литейное производство» для студентов / В.А. Кроха, В.П. Миронов.- Воронеж: ВГЛТА, 2002.-40 с.

23 Кроха, В.А. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу «Основы механической обработки материалов резанием» [Текст] / В.А. Кроха, В.П. Миронов, О.М. Костиков. - ВГЛТА, 2002.-64 с.

Размещено на Allbest.ru